Способ определения содержания гель-фракции в полимерных покрытиях на основе фенолоформальдегидной смолы

 

ОП ИСАЫИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистическик

Республик (1Ц "1 002908 (61) Дополнительное к авт. свид-ву — . (22)Заявлено 10.09.81 (21) 3339305/18-25 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 07.03. 83. Бюллетень J4 9

Дата опубликования описания 07.03,83 (5! )М. Кл.

G 01 и 13/02

ГвсумРстэевиь4Й кээбвтет ве,веваи изобретеикй и еткрытий (53) УЙК 532.612..3(088.8) Е. N. Компанец, Л. Б. Сметанина, Е. 5.Я ко®енкр, 7-;-С1ф ль, Л.M,Øêèðêoâà и А.А;Б,орода ",-"., ; т

1

1 (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЕЛЬ-ФРАКЦИИ

В ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЯХ НА ОСНОВЕ

ФЕН ОЛОФОР МАЛ ЬДЕ ГИДНОЙ СМОЛЫ

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств веществ, а именно к определению нерастворимой части (гель-фракции) в полимерных материалах на основе фенолоформальдегидной смолы, которое имеет важное значение в технологии получения полимерных покрытий методом отверждения.

Наиболее универсальным методом при исследовании процесса отверждения в полимерах является метод инфракрасной спектроскопии, основанный на исследовании кинетики реакции образования полимера по конверсии ре- акционнсспособных групп, участвующих в отверждении (1 j, Однако в связи с тем, что фенолоформальдегидные покрытия наносятся на непрозрачные для ИК-лучей под20 ложки, а отделить их от подложки невозможно, то использование метода инфракрасной спектроскопии для определения содержания гель-фракции в полимерном покрытии на основе фенолоформальдегидной смолы не представляется возможным.

Известен метод нарушенного полного внутреннего отражения, позволяющий осуществлять контроль за процес" сом отверждения (2), Однако этот метод требует тщательной подготовки поверхности образцов покрытия для достижения полного контакта его с оптическим элементом прибора, что затруднительно на рассматриваемых обьектах из-за малой толщины покрытия, Наиболее близким по технической сущности к изобретению:является экстракционный способ определения степени отверждения в полимерных ма" тер иалах, т.е. содержание гель -фракции. Определение содержания гель"фрак". ции после отверждения проводят путем растворения полимера в соответству3 10029 ющем экстрагенте. Определяя вес полимера до и после. обработки в растворителе, находят количество гель-фрак" ции 3), Недостатком известного способа является большая длительность измерений, обусловленная временем, необходимым для полного экстрагирования растворимой части полимерного покры" тия. 16

Цель изобретения - сокращение вре" мени определения.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхность исследуемого по" крытия наносят каплю жидкости, выдер- 15 живают ее до установления неизменной конфигурации,. измеряют равновесный краевой угол смачивания на границе раздела жидкость-полимер, а содержание гель-фракции определяют по фор- 36 муле

К(о1 () где Г - содержание гель-фракции в исследуемом отверждаемом мате- 33 риале, 4;

М --равновесный краевой угол смачивания жидкостью исследуемого отверждаемого покрытия,. град, 30

В - равновесный угол смачивания жидкостью неотвержденного исследуемого материала (не содержащего гель-фракции), град

К вЂ” коэффициент пропорционально3$ сти, зависящий от природы жидкости и определяемый экспериментально.

Причем в качестве жидкости можно

40 испол ьзоват ь глицери н, При этом краевой угол смачивания можно определить с помощью измерения диаметра и высоты капли.

Было установлено, что значения равновесных краевых углов смачивания

45 жидкостью поверхности покрытия зависят от степени отверждения (содержания гель-фракции) полимерного покрытия, а именно, с увеличением содержания гель-фракции значения равновесных краевых углов смачивания увели чи ваются.

Определения равновесных краевых углов смачивания проводились при комнатной температуре, так как применение повышенных температур может привести к изменению состояния поверхности покрытия, обусловленного

08 4 его отверждением, что внесет ошибку в определение краевых углов и, соответственно, гель-фракции в покрытии, Глицерин в качестве рабочей жидкости выбран потому, что он практически не испаряется при комнатной температуре (Тк„„=290 С), что облегчает создание равйовесных условий при определении краевых углов. Кроме того, вязкость этой жидкости позволяет наносить на поверхность покрытия капли правильной формы и небольшие по размеру (диаметр не превышает 1 мм).

Краевые углы смачивания можно быстро определить по формуле где б - краевой угол смачивания, град, 4 — высота капли нанесенной жидкости > см, диаметр капли, см.

Пример. Способ использован для исследования образцов, представляющих собой полиамидную бумагу с нанесенным покрытием на сснове фенолоформальдегидного связующего марки

БФОС, подсушенного при температуре

60 С в течение 10 мин. Эти образцы выдерживали при температуре 120 на воздухе в течение различного времени. Как видно иэ формулы (1), для расчета гель-фракции в покрытии, отвержденном по каждому из режимов, надо знать значение коэффициента (К) и соответствующие значения краевых углов смачивания на поверхности исходного покрытия (фенолоформвльдегиднов связующее подсушено в течение 10 мин при á0ОС) и покрытия, отвержденного за различное время.

В табл. 1 приведены результаты определения содержания в покрытии гельфракции, определенной по значениям равновесных краевых углов смачивания в различное время, в табл . 2 - результаты определения содержания гель-фракции в покрытии на основе фенолоформальдегидной смо "t известным методом.

Для расчета коэффициента (К) были определены краевые углы смачивания

Qд и О т соответствующие исходному, не содержащему гель-фракции, покрытию и покрытию, полностью отвержденному при 120оС. Для этого на поверхность этих образцов наносили по 20-25 капель химически чистого глицерина.

Образцы помещали в термостатируемую

Снижение длительности определения позволит сократить трудоемкость анализа и его сроки, что даст воз" можность оперативно контролировать

1$ процесс отверждения покрытия, позволи т предот врати т ь воз можный бра к, связанный с неправильной подготовкой поверхности полимерного покрытия.

Табли ц а 1

Время отверждения, мин

0 О, 5

15

Угол смачивания, град.

43,5 45,7 47,5 51,0 54,0 55,0 55,7 57,0

Время отвержден ия, ми н 0

15

0,5

Содержание гель-фракции, 4

16,3 29,6 55,6 77,8 85,2 90,4 99,9

Таблица 2

Время отверждения, мин 0,5 1

7 15 30

Содержание гель-фракции, 3

15 0 27 5 53 3 77 6 86 5 89 5 .98 5

Формула изобретения а содержание гель-фракции определяют по формуле

Способ определения содержания гель-фракции в полимерных покрытиях на основе фенолоформальдегидной смолы, о т л и чающий с я тем, что, с целью сокращения времени определения, на поверхность исследуемого материала наносят каплю жидкости, выдерживают ее до установления неиз$$ менной конфигурации, измеряют равновесный краевой угол смачивания на границе раздела жидкость-полимер, где Г содержание гель-фракции в исследуемом отверждаемом материале; равновесный краевой угол смачивания жидкостью исследуемого отвврждаемогo покрытия

S 1002908 d кювету, устанавливаемую на предмет- Длительность анализа по предлаганом столике инструментального микро- емому способу определяется временем скопа ИИИ-2. После получения неизме- определения краевого угла смачивания няющейся конфигурации капель (10 мин), и не превышает 1 ч при условии, что измеряли их линейные размеры (диаметр $ рассчитывается среднее из 20-25 знаи высоту). Значения равновесных кра- чений для уменьшения ошибки опредеевых углов смачивания рассчитывали ления до 63, тогда как время аналипо формуле (2), находили средние зна- sano известному способу составляет чения Вр и по формуле (1), опре- 6-8 ч при ошибке определения 20-253. деляли коэффициент (К) как дтноше- tO ние величины гель-фракции в полностью отвержденном покрытии (100) к разности средних значений 6 и g . Найден ное таким образом значение коэффициента (К) использовалось для определения по формуле (1) гель-фракции в отвержденных по выбранным режимам покрытиях.

7 1002908 8

9р - равновесный краевой угол смв" Источники информации, чивания жидкостью неотверж- принятые во внимание при экспертизе денного исследуемого материала (не содержащего гель-< 1. Иетоды испытания, контроля и исфракции), 5 следования маииностроительных материК - коэффициент пРопоРционально.- алов. С равочное пособие, 7, 3, И,, сти, зависЯщий от пРиРоды "Иашиностроение", 1973, с. 120. жидкости и определяемый экспериментально. 2. Золотарев В.M. Исследование фи2 ° Способ по и. 1, о т л и ч à - 30 зико-химического строения вязких сисю щ и и с № тем, что в качестве жид- тем за точкой геля. - ".Журнал прикладкости используют глицерин. ной спектроскопии", 1967, N 7, с. 743.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а- 3. Иетоды испытания, контроля и исю шийся тем, что измеряют диаметр следования машиностроительных материи высоту капли и по измеренным значе- 1$ алов. Справочное пособие. T. ниям определяют краевой угол смачива- "Машиностроение", 1973, с. 121 (прония . тотип ), Составитель А. Кошеев

Редактор В.Лазаренко Техред А.Бабинец Корректор Н. Король

Заказ 1537/24 Тираж 871 Под пи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектнвв, 4