Способ озоления образца полимера для электрохимического анализа

 

Изобретение относится к области определения микроколичеств металла методом полярографического анализа и позволяет повысить точность при анализе (+0,5%) за счет термообработки образцов на воздухе. Процесс ведут в две стадии: сначала при температу- . ре (Т) от 20 до ниже, затем при Т от 20 до 150°С вьше, чем Т термической деструкции полимера в течение 30-120 мин на каждой стадии. А.нализу подвергают образцы из полиэтилена , поликапроамида, пентапласта, наполненные с геаратами меди или цинка . 5 табл. § (Л tc ю О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С51) 4 С 01 М 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3773825/23-05 (22) 23.07.84 (46) 23.04.86, Бюл. Р 15 (71) Гомельский государственный университет (72) Д.Г.Лин, В.Г.Свириденко, В.В.Евменов и Н.И.Егореиков (53) 678.01:543 (088.8) (56) Лапицкая С.К., Свириденко В.Г.

Панамарчук А.С. Агрохимия, 1977, В 4, с. 124.

„„SU„„1226119 A (54) СПОСОБ ОЗОЛЕНИЯ ОБРАЗЦА ПОЛИМЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к области определения микроколичеств металла методом полярографического анализа и позволяет повысить точность при анализе (+0,5X) эа счет термообработки образцов на воздухе. Процесс ведут в две стадии: сначала при температу.ре (Т) от 20 до 150 С нил е, затем при Т от 20 до 150 С вьппе, чем Т термической деструкции полимера в течение 30-120 мин на калщой стадии.

" Анализу подвергают образцы иэ полиэтилена, поликапроамида, пентапласта, наполненные стеаратами меди или цин- щ с ка. 5 табл.

Содержание меди, мас.7 при температуре термообработки, С

Способ озолеВремя термо обра- 250 300 350 ботки, мнн

400 450 500 550 600 650 ния

Известный 40

0,003 0,005 0,02 0,049 0,065 0,09 0,078 0,082 0,051

0,009 0,021 0,054 0,087 0,080 0,063 0,058 0,039 0,045

100

Предлагаемый 40 (образцы предварительно термообработаны

0,004 0,008 0,035 0,071 0,098 0,1

О, 1 0,095 0,081 при

350 С 100

40 мин) 0,01 0,028 0,073 0,096 0,1 0,1 0,098 0,083 0,077

1 12261

Изобретение относится к области определения микроколичеств металла в органических средах путем растворения среды в растворителях, экстракции металла фоновым электролитом и 5 проведения анализа на полярографе.

Цель изобретения — повышение точности при анализе.

Пример 1. Порошок полиэтилена смачивают раствором стеарата 10 металла (меди и цинка) в ацетоне;

После высушивания растворителя из порошка полимера методом термического прессования (температура 180 С, время прессования 3 мин) получают I5 пленку толщиной 500 мкм, в которой определяют содержание металла метоо дом полярографического анализа.Расчетное количество введенного в полимер металла составляет 0,1+0,0005 мас.Ж 20 (медь) и 0,05+0,0005 мас.7 (цинк).

Оэоление полимеров проводят двумя способами.

По первому (известному) способу образцы термообрабатывают на воздухе в открытых тиглях одинаковое время при различных температурах (интервал

250 — 650 С). После охлаждения до комнатной температуры содержимое тиглей обрабатывают 5 мл 0,1 М раст- 30

19 2 вора НС6 (для Си) и 0,1 М раствора

HN0> (для Zn). Полярографирование проводят на полярографе ППТ-1 (с применением ртутно-капельного электрода) в трапецеидальном режиме. Период капания 3,2 с, скорость V 2 MB/ñ, амплитуда 4 мВ. Исследования проводят в интервале потенциалов 0-1,2 В.Концентрацию металла определяют по градуировочным графикам.

Второй (предлагаемый) способ озоления заключается в двухстадийной термообработке образца. На первой стадии образец термообрабатывают на воздухе при 350 С в течение 40 мин (эта температура выше температуры начала окислительной деструкции (180 С), но ниже температуры термио ческой деструкции (около 400 С). Через 40 мин термообработки образца при этой температуре в тигле оставалось не более 2-3Х исходной массы материала (20 мг). На второй стадии образцы термообрабатывают постоянное время при различных температурах в интервале 250 — 650 С.

В табл. 1 показано изменение содержания меди в образце полиэтилена в зависимости от температуры термообработки.

Таблица 1

1226119 4 в зависимости от температуры термообработки.

Таблица 2 о

Содержание цинка, мас.7, при температуре термообработки, С

Время термо обработки, мин

Способ озоления

250 300 350 400

600 650

500 550

450

Известный

0001 0006 0 018 О 035 0 040 0031 0041 0025 0 02

0,005 0,010 0,036 0,045 0,048 0,041 0,037 0,030 0,032

100

ПредI лагае(при

350 С

40 мин) 30

0,019 0,020 0,023 0,030 0,047 0,050 0,049 0,045 0,039

Из табл. 2 следует, что при озолении полимера известным способом неизбежна ошибка в измерении концентрации металла. Минимальная величина ошибки составляет 107.

Предложенный способ озоления в отличие от известного позволяет не только точно (+0,57) измерить концентрацию металла, но и имеет довольно широкий температурный интервал реализации. Так, при предварительной термообработке образца в течение 30—

/ о

40 мин (температура 350 C) способ может быть реализован в интервале

150 С (450 — 600oC) (табл. 1 и 2).

С увеличением продолжительности термообработки образца температурный интервал реализации способа сдвигается.в область более низких температур, а минимальная температура интервала асимптотически приближается к температуре термической деструкции .

35

45

Таблица 3

Время термообработки,мин

40 50 60 70 100

20 . 30

Концентрация металла,мас.7

0,021 0,068 0,085 0,1 0,1 0,1 0,1 0,098

В табл. 2 показано изменение содержания цинка в образце полиэтилена полимера (около 400оС) . Из результатов, приведенных в табл. 1, оптимальная температура термообработки на второй стадии должна на 20 - 150 С превышать температуру термической деструкции.

Пример 2.Образцы полиэтилена, содержащие стеарат меди (О, 1 мас. X в пересчете на металл), термообрабатыо вают в тиглях при 350 С в течение

40 мин, а затем при 550 С в течение различного времени. После готовят рабочие растворы и производят полярографирование по примеру 1.

В табл. 3 показано изменение содержания меди в образце полиэтилена в зависимости от продолжительности термообработки его на второй стадии (температура 550 С). Образец пред" о варительно термообработан при 350 С в течение 40 мин.

S 12261

Из табл. 3 видно, что предлагаемый способ позволяет фиксировать содержание металла в интервале продолжительностей термообработки 40— о

100 мин. Так как температура 550 С максимальна (из рекомендуемого ин-. тервала температур реализации способа), то минимальную продолжительность термообработки можно ограничить временем 30 мин. При более 10 низких температурах термообработки (ниже 550 С) верхний предел ее продолжительности возрастает (до

120 мин). Соответствующая температура термообработки примерно на 20 С 15 превышает температуру термической деструкции.

Пример 3. Определение относительных режимов термообработки образцов на первом этапе озоления материала.

В качестве объекта исследования используют полиэтиленовые пленки, окисленные на поверхности медной

Время термообработки, мин

20 30 40

50 60

100 120

Концентрация меди, мас.7.

0,58 0,72 0,9 0,9 0,898. 0,903 0,901 0,78

Температура термообработки, С 150 .200 250 300 350 400 450 500

Концентрация меди, мас.%

0,31 0,65 0,89 0,9 0,9 0,71. 0,58 0,51 полимера проводят путем окисления пленки на поверхности металлической подложки (температура 230 С, время о окисления 150 мин для поликапроамида и 200 С вЂ” 200 мин — для пентапласта) °

Озоление образцов осуществляют по примеру 3.

В табл. 5 показано изменение содержания меди в образцах поликапроамида и пентапласта от времени (температура 350 С) и температуры (продолжительность ее действия 90 мин) термообработки на первой стадии. Режим термообработки образцов на вто/ о рой стадии — 550 С 50 мин.

Из табл. 4 следует, что температура термообработки не должна быть о меньше 250 С (на 150 С меньше темпе- 45 ратуры термической деструкции полимера), а продолжительность термообработки — в пределах 30 — 120 мин.

Верхний предел температуры термообо работки ограничен температурой 380 С на 20 ниже температуры термической деструкции полимера.

Пример 4. Использованы пленки полинапроамида (температура термической деструкции 400-450 С) и пентапласта (температура термической деструкции 400 — 450 С толщиной

600 мкм. Введение металла в объем

19 6 фольги при 180 С (продолжительность окисления 100 мин).

Озоление образца осуществляют следующим образом.

Вначале образец полиэтилена (20 мг), содержащий медь, термообрабатывают на воздухе.при 300 С различное время (либо постоянное время при различных температурах), а затем проводят вторую стадию термообработки при 500 С в течение 40 мин (этот режим соответствует температурно-временным интервалам реализации предложенного способа, установленным в примерах 1 и 2).

Приготовление рабочих растворов и проведение полярографического анализа описано в примере 1.

В табл. 4 показано изменение содержания меди в образце полиэтилена в зави имости от времени (температура 300 С) и.температуры (продолжительность ее действия 100 мин), термообработки образца на первой стадии (режим термообработки образца на второй стадии 500 С, 40 мин).

Таблица 4

1226119

Таблица 5

1 3

Время термообработки, мин

20

30 40 50 60 100 200

Концентра- Пентация меди, пласт мас.%

Поли0007 0012 0052 006 006 006 0058 0051 капроамид

0,03 . 0,08 0,19 0,20 0,198 0,191 0,191 0,181

Температура термообработки, С о

150 200 250 300 350 400 450 500

Концентрация меди, мас.%

Пентапласт 0,008 0,013 0,053 0,06 0,06 Oi056 0,035 0,03

Поликапроамид 0,095 О, 13 О, 16 О, 195 0,20 0,20 О, 185 О, 169

Формула изобретения

Составитель А.Кузмак

Техред Н.Бонкало Корректор А.Ференц

Редактор А.Коэориз

Заказ 2114/32 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ озоления образца полимера для электрохимического анализа микроколичеств металла, включающий термообработку образца на воздухе до образования золы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыщения точности при анализе, термообработку образца проводят в две стадии: сначала при температуре на 20 — 150 С о более низкой, а затем на 20 — 150 С более высокой, чем температура термической деструкции полимера, причем

35 термообработку на каждой из стадии проводят 30-120 мин.