124576 (Технология получения синтетических каучуков), страница 4

В описанной конструкции полимеризаторов со скребковыми мешалками все же наблюдается заметный перепад температур (а следовательно, и концентраций) в радиальном направлении, зависящий от вязкости полимеризата, что может приводить к снижению физико-механических показателей полимера. Уменьшение перепада температур в радиальном направлении могло бы быть достигнуто за счет повышения скорости вращения мешалки, однако при этом потребовалось бы создание приводов исключительно большой мощности и повышение интенсивности теплосъема не смогло бы обеспечить необходимый температурный режим из-за возрастающего тепловыделения вследствие перемешивания.

Рис. 13. Перемешивающее устройство (а) и его вид сверху (б): 1—спирали ленточной мешалки;2 - скребки.

Более совершенной является одна из современных конструкций полимеризатора со скребковым перемешивающим устройством (рис.13). Ленточная мешалка 1 не имеет вала, что благоприятно сказывается на увеличении времени непрерьюной работы аппарата без его чистки. Мешалка представляет собой две спирали, соединенные в жесткую конструкцию; между витками спирали укреплены скребки. Конструкция мешалки обеспечивает равномерное распределение концентрационных и температурных полей во всем объеме аппарата, что повышает качество полимера. Скребковое устройство не имеет пружин и прижимается к стенке аппарата за счет силы, создаваемой сопротивлением перемешиваемой среды. Вследствие этого сила прижатия скребка 2 регулируется автоматически и величина ее возрастает с увеличением вязкости среды. Мешалка снабжена большим количеством скребков, чем в аппарате, показанном на рис. 9. Благодаря этому за один оборот мешалки каждый участок поверхности скребки ометают несколько раз, что также повышает эффективность отвода тепла. Коэффициент теплопередачи в описанном аппарате более высокий (до 400 Вт/(м² *⁰С), что обеспечивает большую производительность полимеризатора. Объем аппарата 20 м³.

2. Физико-химические методы анализа

2.1 Колорометрический

Определение массовой доли золы и ее водорастворимой части – ГОСТ 19816.4-91 без обработки золы водой.

Результаты определения массовой доли золы округляют до второго десятичного знака.

Два результата параллельных определений считают приемлемыми для вычисления результата испытания, если расхождение между ними не превышает 0,03%.

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение двух приемлемых определений, округленное до первого десятичного знака.

Определение массовой доли меди, железа и титана.

Оборудование и реактивы:

фотоэлектроколорометр;

весы лабораторные, 2-го класса по ГОСТ 24104-88 с наибольшим пределом взвешивания 200г;

печь муфельная в комплекте с термопарой градуировки «ХА» и электронным потенциометром типа К.СП-4 по ГОСТ 7164—78. Предел измерения от 0 до 800 "С. Допускается использование средств измерений другого типа с аналогичными метрологическими характеристиками;

плитка электрическая по ГОСТ 14919—83 или песчаная баня;

тигли или чашки платиновые вместимостью 40—100 см³ по ГОСТ 6563—75;

цилиндры мерные 1—25, 50 по ГОСТ 1770—74;

стакан Н—2—250 ТХС по ГОСТ 25336-82;

воронка ВФ—1—56 ХС или ВФ—1—75 ХС по ГОСТ 25336-82;

воронка ВД—2—250 29/32 ХС по ГОСТ 25336—82;

колбы мерные 2—25, 100, 500, 1000 по ГОСТ 1770—74;

пипетки 1—2—1 и 2-2—5, 10, 20, 25, 50 по ГОСТ 29169—91;

бюретки 1—1—2—25—0,1 по ГОСТ 29251—91;

пипетки 1—2—1—5 и 1—2—I—10 по ГОСТ 29227—91;

калий сернокислый кислый (бисульфат) по ГОСТ 4223—75, ч.д.а.

или пиросульфат калия по ГОСТ 7172—76;

кислота серная по ГОСТ 4204—77, х.ч. или ч.д,а., концентрированная и растворы с концентрацией эквивалента с(¹/₂ H₂S0₄)=0,001, 0,01 и 3 моль/дм³;

аммиак водный по ГОСТ 3760—79, ч.д.а., концентрированный, растворы с массовой долей 1 и 10%;

натрия диэтилдитиокарбамат по ГОСТ 8864—71, ч.д.а., раствор с массовой долей 0,1%;

кислота азотная по ГОСТ 4461—77, х.ч. или ч.д.а., концентрированная;

кислота сульфосалициловая по ГОСТ 4478—78, ч.д.а., раствор с массовой долей 25%;

растворы, содержащие Си, Fe ³⁺, Ti готовят по ГОСТ 4212—76.

Для приготовления стандартного раствора титана допускается использовать двуокись титана;

хлороформ технический, высший сорт по ГОСТ 20015—74 или четыреххлористый углерод по ГОСТ 20288—74, х.ч.;

перекись водорода (пергидроль) по ГОСТ 10929—76, х.ч. раствор с массовой долей 3%;

вода дистиллированная по ГОСТ 6709—72;

аммоний сернокислый по ГОСТ 3769—78;

двуокись титана;

индикаторная бумага «конго красный»;

фильтры обезволенные «белая лента».

Подготовка к испытанию:

Приготовление стандартного раствора меди. Пипеткой отбирают 10 см³ раствора, содержащего Си, переносят его в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и разбавляют до метки раствором серной кислоты с (¹/₂ Н₂S0₄)=0,001 моль/дм³ . 1 см³ этого раствора должен содержать 0,00001 г меди.

Приготовление стандартного раствора железа. Пипеткой отбирают 25 см³ раствора, содержащего Fe³⁺ , переносят его в мерную колбу вместимостью 500 см ³ и разбавляют до метки раствором серной кислоты с(¹/₂ H₂S0₄)= 0,001 моль/дм³ . 1 см³ этого раствора должен содержать 0,00005 г железа.

Приготовление стандартного раствора титана.

Способ 1. Приготовление стандартного раствора титана по ГОСТ 4212—76: 1 см³ стандартного раствора титана должен содержать 0,0001 г титана.

Способ 2. Приготовление стандартного раствора титана из двуокиси титана: смесь 0,1 г двуокиси титана, 5—6 г сернокислого аммония и 15—20 см³ концентрированной серной кислоты нагревают в стакане на плитке до растворения, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см³, содержащую от 50 до 60 см³ дистиллированной воды и доливают до метки дистиллированной водой. 1 см³ такого раствора содержит 0,0006 г титана.

Определение массовой доли меди:

В делительную воронку с фильтратом наливают 5 см³ раствора диэтилдитиокарбамата натрия с массовой долей 0,1%, воронку закрывают стеклянной пробкой и энергично встряхивают в течение 2 мин.

После этого в воронку наливают 15 см³ хлороформа или четыреххлористого углерода и экстрагируют окрашенный комплекс, встряхивая воронку в течение 4 мин. После разделения слоев нижний слой сливают р мерную колбу вместимостью 25 см³ , следя за тем, чтобы носик воронки был сухим.

В делительную воронку снова наливают 10 см³ хлороформа или четыреххлористого углерода и повторяют экстрагирование, встряхивая воронку в течение 2 мин. Нижний слой сливают в ту же мерную колбу и недостающий до метки объем дополняют хлороформом или четыреххлористым углеродом.

Полученный экстракт перемешивают и через 5 мин колориметрируют.

Определение массовой доли железа:

Фильтр с осадком гидроокисей металлов помещают в стакан вместимостью 200 см³ , в котором производилось осаждение аммиаком приливают 50 см³ раствора серной кислоты с(¹/₂ H₂SO₄м)=3 моль/дм³ и нагревают содержимое стакана до полного растворения осадка.

Горячий раствор отфильтровывают в мерную колбу вместимостью 100 см³ , промывая фильтр дистиллированной водой. Когда температура содержимого колбы достигнет 20°С, его объем доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

50 см³ полученного раствора переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см³, бросают в нес кусочек бумаги «конго красный» ', и добавляют из бюретки медленно небольшими порциями, а к концу по каплям раствор аммиака с массовой долей 10% до сине-сиреневой окраски индикаторной бумаги. Затем наливают 5 см³ раствора сульфосалициловой кислоты с массовой долей 25% и 10 см³ раствора аммиака с массовой долей 10%, доводят объем водой до метки и перемешивают. Через 5 мин раствор колориметрируют .

Определение массовой доли титана:

В оставшиеся 50 см³ сернокислого раствора добавляют 5 см³ раствора перекиси водорода, доводят объем водой до метки, перемешивают и колориметрируют.

Обработка результатов:

Массовую долю меди (X) в процентах вычисляют по формуле:

где

т₁ — масса меди, найденная по градуировочному графику по разности показаний прибора при колориметрировании исследуемого раствора и контрольного опыта, г;

т — масса навески каучука, г.

Вычисляют до пятого десятичного знака.

Два результата параллельных определений считают приемлемыми (с доверительной вероятностью 0,95) для вычисления результата испытаний, если расхождение между ними не превышает 0.00004%.

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение двух приемлемых результатов определений, округленное до четвертого десятичного знака.

Массовую долю железа (Х₁) в процентах вычисляют по формуле:

, где

т₂ — масса железа, найденная по градуировочному графику по разности показаний прибора при колориметрировании исследуемого раствора и контрольного опыта, г;

2 — коэффициент разбавления.

Вычисляют до четвертого десятичного знака.

Два результата параллельных определений считают приемлемыми (с доверительной вероятностью 0,95) для вычисления результата испытания, если расхождение между ними не превышает в зависимости от уровня показателя качества следующих значений:

уровень, % расхождение, %

до 0,0020 0,0005

от 0,0021 до 0,0030 0,0006

от 0,0031 до 0,0050 0,0007

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение двух приемлемых результатов определений, округленное до третьего десятичного знака.

Массовую долю титана (Х₂) в процентах вычисляют по формуле:

, где

m₃ — масса титана, найденная по градуировочному графику, г

2 — коэффициент разбавления.

Вычисляют до третьего десятичного знака.

Два результата параллельных определений считают приемлемым (с доверительной вероятностью 0,95) для вычисления результата испытания, если расхождение между ними не превышает 0,003%.

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение двух приемлемых результатов определений, округленное до второго десятичного знака.

2.2 Гравиметрический

Определение потери массы при сушке

Потерю массы при сушке определяют по ГОСТ 19338—90, при этом каучук выдерживают в сушильном шкафу (3,0±0,1) ч.

Масса отобранной пробы должна быть (1,0±0,1) г. При определении допускается использовать тарелочки диаметром от 40 до 60 мм.

От различных упаковочных единиц партии проводят по одному определению.

Результаты округляют до второго десятичного знака.

Группу из 10 результатов определений отдельных проб считают приемлемой (с доверительной вероятностью 0,95) для вычисления результата испытания партии, если расхождение между наибольшим и наименьшим результатами определений отдельных проб не превышает 0,40%.

За результат испытания партии каучука принимают среднее арифметическое результатов всех приемлемых определений отдельных проб, округленное до первого десятичного знака.

2.3 Потенциометрический

Определение массовой доли стеариновой кислоты потенциометрическим методом

Оборудование и реактивы:

рН-метр, милливольтметр;

весы лабораторные, 2 класса по ГОСТ 24104—88 с наибольшим пределом взвешивания 200 г;

электрод стеклянный;

электрод сравнения хлорсеребряный;

ячейка для титрования: стакан В—2—250 ТС по ГОСТ 25336—82, снабженный крышкой из органического стекла с тремя отверстиями для микробюретки и электродов;

баня песчаная;

мешалка магнитная;

колба Кн—1—250 29/32 по ГОСТ 25336—82;

бюретка 1—1—1—10—0,02 по ГОСТ 29251-91;

холодильник воздушный длиной 120 см и диаметром 1,2 см;