Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів

Реферат: Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів містить носій у вигляді вибіленої 2 бавовняної тканини типу бязь або батист, що має питому поверхню від 0,5 до 1,7 м /г, й чутливий до діоксиду азоту індикатор - біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, що має тетраедричну будову, загальної формули ZnC28H30N2I2, причому на один грам носія припадає від 0,03 до 0,10 грама індикатора. UA 107621 C2 (12) UA 107621 C2 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Технічне рішення, що заявляється, стосується складу і структури хімічних індикаторних матеріалів для контролю герметичності промислових порожнистих конструкцій, які заповнені тетраоксидом діазоту. Такі індикаторні матеріали можуть бути використані в ракетно-космічній техніці для виявлення місць витоків тетраоксиду діазоту (тривіальна назва - аміл) як висококиплячого компонента палива крізь наскрізні дефекти з'єднань (переважно рознімних) паливних систем ракет-носіїв або систем заправлення ракет-носіїв таким компонентом палива. Конструкціями різних рідинних ракет-носіїв, що призначені для оперативного високоточного виведення на кругові, геостаціонарні та сонячно-синхронні орбіти різних космічних апаратів, передбачена наявність великої кількості різноманітних герметичних з'єднань (див., наприклад, Технология сборки и испытаний космических аппаратов/ Под общ. ред. И.Т. Белякова, И.А. Зернова// - М.: Машиностроение. - 1990. - 352 с. або Санін Ф.П., Джур Є.О., Кучма Л.Д., Найденов В.А. Герметичність у ракетно-космічній техніці// Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - 168 с). Задля визначення відповідності степені герметичності (сумарні витрати робочої речовини крізь наскрізні дефекти) таких ракет-носіїв заданим у конструкторській документації для них нормам герметичності (найбільші сумарні витрати робочої речовини крізь наскрізні дефекти конструкції, при яких ще забезпечується її працездатний стан) усі їх з'єднання в умовах підприємств-виробників контролюють на герметичність із застосуванням різноманітних за принципом дії та за чутливістю засобів контролю (див. там же). Однак в процесі зберігання, транспортування та передстартової підготовки ракет-носіїв у заправленому стані існує ймовірність розгерметизації рознімних з'єднань їх трубопроводів через складно прогнозований у часі процес релаксації в них напружень, тобто зменшення початкових напружень за рахунок часткового зниження пружної деформації й, відповідно, зростання частки пластичної деформації (див. Санін Ф.П., Джур Є.О., Кучма Л.Д., Найденов В.А. Герметичність у ракетнокосмічній техніці// Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - С. 50). Це може стати причиною виникнення аварійних ситуацій в процесі передстартової підготовки ракет-носіїв та забруднення довкілля екологічно небезпечними компонентами рідкого ракетного палива, зокрема тетраоксидом діазоту (амілом) та продуктами його хімічних перетворень. Тому своєчасне визначення місць витоків цього компонента ракетного палива крізь наскрізні дефекти рознімних з'єднань ракет-носіїв або систем заправлення ракет-носіїв таким компонентом палива в разі виникнення позаштатних ситуацій є досить актуальною задачею. Слід зазначити, що тетраоксид діазоту (N2O4) як хімічна речовина складається з молекул саме тетраоксиду діазоту лише при температурі, що дорівнює точці його замерзання (-11 °C) або при більш низьких температурах. В діапазоні ж температур від -11 °C до +140 °C тетраоксид діазоту як нестійка сполука (слабкий зв'язок N-N) дисоціює на прості молекули діоксиду азоту (див., наприклад, Другов Ю.С., Березкин В.Г. Газохроматографический анализ загрязненного воздуха// - М.: "Химия". - 1981. - С. 151): N2O4 2NO2. При цьому кожній проміжній між -11 °C та +140 °C температурі відповідає певний стан рівноваги зворотної реакції й різний вміст тетраоксиду діазоту в реакційній зоні (див., там же). Саме це пояснює широке використання на сьогодні для контролю витоків тетроксиду діазоту (амілу) крізь наскрізні дефекти промислових об'єктів різних за складом та за конструкцією індикаторних засобів, налаштованих на аналіз діоксиду азоту як продукту дисоціації амілу. Так, наприклад, відомі індикаторні трубки для контролю витоків крізь наскрізні дефекти промислових конструкцій в атмосферу діоксиду азоту як продукту дисоціації тетроксиду діазоту (див., наприклад, ГОСТ Р 52717-2007. Воздух рабочей зоны. Определение массовой концентрации диоксида азота. Метод с использованием индикаторных трубок с непосредственным отсчетом показаний и ускоренным отбором проб). Як індикатори в 1 порожнині таких трубок містяться N, N -дифенілбензидин або N-(1-нафтил)етилендіаміндигідрохлорид або о-толідин, що нанесені на твердий сорбент. В результаті реакції діоксиду азоту, що відбирають з атмосфери й пропускають певний час крізь індикаторну трубку, з одним із згаданих індикаторів утворюється забарвлений продукт реакції й з'являється в трубці забарвлений шар з границею, що чітко фіксується. Концентрацію діоксиду азоту визначають шляхом порівняння довжини шару, що змінив забарвлення, з довжинами шарів, що одержані з використанням перевірочних газових сумішей з відомим вмістом діоксиду азоту (див. там же). Такі індикаторні трубки дозволяють надійно визначати наявність діоксиду азоту в атмосфері робочої зони підприємств, виробничих приміщень, "сухих" відсіків ракет-носіїв тощо в діапазоні 3 концентрацій цього аналіту від 20 до 200 мг/м (див. там же), а отже й засвідчити факт розгерметизації порожнистих промислових об'єктів, що заповнені тетраоксидом діазоту. Однак за допомогою таких індикаторних засобів практично неможливо встановити місця розташування 1 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 наскрізних дефектів промислових конструкцій, крізь які цей продукт дисоціації зазначеного компонента ракетного палива витікає назовні. Найближчим за технічною суттю до того, що пропонується, є індикаторний матеріал для визначення витоків діоксиду азоту як продукту дисоціації тетраоксиду діазоту крізь з'єднання промислових конструкцій, що відомий з опису до авторського свідоцтва СРСР № 197261. Цей матеріал складається з тканинного носія у вигляді стрічки й чутливого до діоксиду азоту індикатора - органічного реагенту октаметилтетраамінотетрафенілетилену. Наявність діоксиду азоту в атмосфері визначають за допомогою стрічкового автоматичного газоаналізатора за зміною кольору згаданого індикаторного матеріалу. Очевидно, що окремо взятий відомий індикаторний матеріал (без газоаналізатора) у разі приведення в контакт зі з'єднаннями промислових конструкцій може бути використаний також для візуального визначення місць витоків крізь наскрізні дефекти з'єднань конструкцій діоксиду азоту як продукту дисоціації тетраоксиду діазоту (амілу), а отже й для точного визначення місць розташування наскрізних дефектів з'єднань конструкцій. Однак через те, що цей індикаторний матеріал реагує тільки на діоксид азоту, здійснити за його допомогою оперативну кількісну оцінку величин витоків тетроксиду діазоту крізь наскрізні дефекти з'єднань конструкцій можна тільки шляхом порівняння величин індикаторних плям на матеріалі, що утворилися за певний проміжок часу й при певній температурі, з попередньо створеним з урахуванням ступеню дисоціації тетроксиду діазоту при такій самій температурі банком даних "величина індикаторної плями на матеріалі, що утворилася за час контролю конструкції, - величина витоку тетроксиду діазоту крізь наскрізний дефект з'єднання конструкції". Крім того, відомий індикаторний матеріал, налаштований на контроль витоків діоксиду азоту, практично непридатний для застосовування в умовах наявності в атмосфері вологи, оскільки, як відомо (див., наприклад, Ф.П. Санін, Є.О. Джур, Л.Д. Кучма, В.А. Найденов. Герметичність у ракетно-космічній техніці //Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - С. 4), пара тетраоксиду діазоту, проникаючи крізь дефекти конструкцій в атмосферу, миттєво реагує з вологою повітря з утворенням азотної й азотистої кислот за реакцією: N2O4+Н2О=HNO3+HNO2. В основу винаходу поставлено задачу шляхом цілеспрямованого підбору складу і структури компонентів індикаторного матеріалу для контролю герметичності забезпечити швидку реакцію матеріалу як на тетраоксид діазоту (аміл), так і на продукт його дисоціації - діоксид азоту, а також на продукти взаємодії тетроксиду діазоту з вологою повітря (водою) - азотну й азотисту кислоти - з утворенням в індикаторному матеріалі при взаємодії з кожною з цих речовин або з сумішшю цих речовин (тетраоксиду діазоту з діоксидом азоту чи азотної й азотистої кислот) стехіометричних кількостей забарвленого продукту реакції, що надійно реєструється візуально. Задача винаходу також полягає в забезпеченні можливості ефективного застосування індикаторного матеріалу за призначенням в умовах високої вологості. Поставлена задача вирішена тим, що індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що складається з тканинного носія й чутливого до діоксиду азоту індикатора, згідно винаходу, складається з носія у вигляді вибіленої бавовняної тканини типу бязь або батист, що 2 має питому поверхню від 0,5 до 1,7 м /г, та індикатора - біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, що має тетраедричну будову, загальної формули ZnC 28H30N2l2, причому на один грам носія припадає від 0,03 до 0,10 грама індикатора. Біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодид - координаційна сполука 3d-перехідного металу (цинку) з 4-(3-фенілпропілпіридином) та йодидом - є новою, вперше синтезованою й охарактеризованою нами задля використання як основного компонента індикаторного матеріалу для контролю герметичності порожнистих виробів, що заповнені тетраоксидом діазоту (амілом). Наявність в молекулах лігандів, що входять до складу цієї сполуки, замісників, які містять одночасно аліфатичні та ароматичні фрагменти певного розміру та з певним розташуванням у просторі, сприяє взаємодії сполуки як з тетраоксидом діазоту, так і з продуктом його дисоціації - діоксидом азоту, а також з продуктами реакції тетраоксиду діазоту з вологою повітря - азотною й азотистою кислотами - або з сумішшю тетраоксиду діазоту з діоксидом азоту чи з сумішшю азотної й азотистої кислот з утворенням стехіометричної кількості забарвленого продукту реакції - молекулярного йоду. Саме ці ароматичні та аліфатичні фрагменти молекули біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду обумовлюють також і практично повну гідрофобність індикаторного матеріалу для контролю герметичності, що пропонується, й. відповідно, можливість застосування такого матеріалу за призначенням в умовах високої вологості. Біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодид синтезували таким чином. Спочатку 44,72 г безводного йодиду цинку розчиняли приблизно у 50 мл етилового спирту, а наважку 4-(3 2 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 фенілпропілпіридину масою 55,27 г розчиняли також приблизно у 50 мл етилового спирту. При швидкому перемішуванні (наприклад за допомогою магнітної мішалки) до першого розчину додавали другий. При цьому одразу випадав жовтий осад. Розчинник (етиловий спирт) випаровували на роторному випаровувачі. Потім одержану речовину розчиняли приблизно у 100 мл хлористого метилену, відфільтровували за допомогою фільтра Шотта та двічі перекристалізовували з суміші хлористого метилену (біля 70 мл) та етилового спирту (біля 250 мл). Після перекристалізації отримували порошок білого кольору. Вихід речовини становив 95 %. Зазначимо, що, як з'ясувалось, для синтезу біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду і для перекристалізації цієї речовини можна використовувати будь-який розчинник спиртової природи (наприклад, метанол, пропанол, бутанол тощо) або галогеналкани (наприклад, хлористий метилен, хлороформ, тетрахлорметан, дихлоретан тощо) або циклічні прості ефіри (тетрагідрофуран, діоксан тощо) або аліфатичні складні ефіри (етилацетат, бутилацетат тощо). З'ясувалось також, що синтез біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду можна проводити гетерофазно. Для цього попередньо перетерту у фарфоровій ступці наважку (44,72 г) йодиду цинку розміщували у хімічному стакані (об'ємом біля 150 мл) з магнітним стрижнем, а потім наливали туди наважку (55,27 г) рідкого ліганду 4-(3-фенілпропіл)піридину. Суміш нагрівали до температури близько 80 °C й перемішували її магнітною мішалкою протягом декількох годин. Отриману в результаті реакції жовтувату речовину тричі промивали на фільтрі Шотта невеликими (біля 20 мл) порціями охолодженого до температури близько 0 °C етанолу або іншого з числа вище згаданих розчинників, а потім перекристалізовували по описаній вище методиці. В результаті одержували біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодид у вигляді порошку білого кольору. Готовий продукт був ідентифікований методом рентгеноструктурного аналізу. Для цього було використано дифрактометр типу "Bruker SMART APEX II" (CCD-детектор: МоКα, λ=0,71073 Å). Монокристали кінцевого продукту синтезу (біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду) для рентгено-структурного аналізу у виді прозорих білуватих голок отримували повільним випаровуванням насиченого розчину цього комплексу в етанолі або в будь-якому іншому з числа вище згаданих розчинників. До виконання рентгеноструктурного аналізу готовий продукт зберігали в затемненій посудині. Для підтвердження можливості ефективного застосування індикаторного матеріалу, що пропонується, для визначення місць витоків крізь наскрізні дефекти з'єднань конструкцій як тетраоксиду діазоту (амілу), так продукту його дисоціації - діоксиду азоту, а також для визначення місць витоків тетраоксиду діазоту за реакцією матеріалу з продуктами взаємодії цього компонента ракетного палива з вологою повітря (водою) - азотною й азотистою кислотами - були записані відповідні спектри дифузійного відбиття. Для цього було використано спектрофотометр типу "Spekord 210" зі спеціальною приставкою до нього, яка забезпечувала можливість досліджень поверхні індикаторного матеріалу, що пропонується, в режимі відбиття монохроматичного світла. В таблиці 1 представлені параметри елементарної комірки та основні характеристики кристалу біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(П) дийодиду, а в таблиці 2 - відстані та кути між сусідніми атомами в молекулі цієї речовини. На Фіг. 1 наведена спрощена (без атомів водню) структура молекули біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, на Фіг. 2 - структура молекули біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду з атомами водню, на Фіг. 3 і 4 елементарна комірка кристалу біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду без атомів водню й з атомами водню відповідно, а на Фіг. 5 приклади стекінг-взаємодії між молекулами біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в кристалі. На Фіг. 6-9 зображені спектри дифузійного відбиття від поверхні індикаторного матеріалу при його контакті з тетраоксидом діазоту (Фіг. 6), діоксидом азоту як продуктом дисоціації тетраоксиду діазоту (Фіг. 7), азотною та азотистою кислотами як продуктами взаємодії тетраоксиду діазоту з вологою повітря (Фіг. 8 і 9 відповідно). 50 Таблиця 1 Параметри елементарної комірки та основні характеристики кристалу біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду Тип симетрії Просторова група Параметри комірки, Å Параметри комірки,° Кількість молекул у комірці тетрагональна Рса21 а 26,701(5) b 6,0613(10) с 36,152(6) α 90,00 β 90,00 γ 90,00 8 3 UA 107621 C2 Продовження таблиці 1 R-factor, % 9,63 Таблиця 2 Відстані та кути між сусідніми атомами в молекулі біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду Zn1 Zn1 Zn1 Zn1 Zn2 Zn2 Zn2 Zn2 N1 N1 C1 C2 C3 C3 C4 C6 C7 C8 C9 C9 C10 С11 C12 C13 N2 N2 C15 C16 C17 C17 C18 C20 C21 C22 C23 C23 C24 C25 C26 C27 N3 N3 C29 C30 C31 C31 C32 C34 Відстань між атомами, Å N2 2,028(18) N1 2,099(16) І1 2,566(4) І2 2,572(4) N3 1,975(18) N4 2,078(16) І3 2,560(4) І4 2,581(4) С1 1,367(17) C5 1,410(10) C2 1,353(18) C3 1,408(10) C4 1,387(10) C6 1,55(2) C5 1,386(6) C7 1,52(2) C8 1,548(11) C9 1,522(15) C10 1,399(15) C14 1,426(11) С11 1,41(2) C12 1,42(2) C13 1,41(2) C14 1,41(2) C15 1,425(10) C19 1,431(11) C16 1,39(2) C17 1,434(11) C18 1,406(19) C20 1,558(19) C19 1,428(11) C21 1,526(19) C22 1,58(4) C23 1,47(4) C28 1,410(11) C24 1,426(11) C25 1,427(11) C26 1,426(11) C27 1,421(8) C28 1,410(7) СЗЗ 1,406(14) C29 1,419(15) СЗО 1,419(11) С31 1,406(10) С32 1,400(10) С34 1,55(2) СЗЗ 1,416(11) С35 1,53(2) N2 N2 N1 N2 N1 І1 N3 N3 N4 N3 N4 І3 С1 С1 С5 С2 С1 С4 С4 С2 С5 С4 С7 С6 С9 С10 С10 С14 С9 С10 С13 С12 С13 С15 С15 С19 С16 С15 С18 С18 С16 С17 С18 С21 С20 С23 С28 С28 Zn1 Zn1 Zn1 Zn1 Zn1 Zn1 Zn2 Zn2 Zn2 Zn2 Zn2 Zn2 N1 N1 N1 C1 C2 C3 C3 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C9 C9 C10 С11 C12 C13 C14 N2 N2 N2 C15 C16 C17 C17 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C23 4 Кути між атомами,° N1 107,5(8) І1 108,5(5) І1 107,6(5) І2 104,8(6) І2 105,8(5) І2 121,83(15) N4 106,1(8) І3 105,6(6) І3 107,5(6) І4 106.8(6) І4 107,3(6) І4 122,45(16) C5 119,7(14) Zn1 121,0(12) Zn1 119,3(13) N1 119,6(15) C3 122,2(14) C2 117,9(12) C6 122(2) C6 119(2) C3 119,2(12) N1 120.5(13) C3 106.5(19) C8 97,5(15) C7 105,9(15) C14 114,9(16) C8 134(2) C8 111(3) С11 126(2) C12 121(2) С11 110(2) C14 131(2) C9 116(2) C19 116(2) Zn1 122,9(16) Zn1 119,6(15) N2 130(2) C17 109(2) C16 127(2) C20 118(2) C20 115(2) C19 118(2) N2 118(2) C17 117(2) C22 113(2) C21 112(2) C24 117,7(17) C22 126(3) UA 107621 C2 Продовження таблиці 2 C35 C36 C37 C37 C42 C41 C40 C39 N4 N4 C43 C44 C45 C45 C47 C48 C49 C50 C51 C51 C56 C55 C54 C53 5 Відстань між атомами, Å С36 1,52(2) С37 1,53(2) С42 1,401(9) С38 1,421(8) С41 1,409(7) С40 1,407(7) С39 1,407(7) С38 1,411(7) С47 1,374(10) С43 1,405(7) C44 1,388(10) C45 1,387(10) C46 .407(7) C48 1,604(19) C46 1,415(7) C49 1,56(2) C50 1,54(2) C51 1,536(11) C56 1,415(11) C52 1,414(10) C55 1,417(9) C54 1,411(7) C53 1,421(8) C52 1,421(11) С24 С23 С26 С27 С28 С23 С33 С33 С29 С30 C31 C32 C32 С30 С31 N3 С35 С36 С35 С42 С42 С38 С37 С40 С39 С40 С39 С47 С47 С43 С44 С45 С44 С44 С46 N4 С49 С50 С51 С56 С56 С52 С51 С54 С55 С54 С51 С45 C23 C24 C25 C26 C27 C28 N3 N3 N3 C29 С30 С31 С31 С31 С32 С33 С34 С35 С36 С37 С37 С37 С42 С41 С40 С39 С38 N4 N4 N4 С43 С44 С45 С45 С45 С47 С48 С49 С50 С51 С51 С51 С56 С55 С54 С53 С52 С46 Кути між атомами,° C22 C25 C24 C25 C26 C27 C29 Zn2 Zn2 N3 С29 С30 С34 С34 С33 С32 С31 С34 С37 С38 С36 С36 С41 С42 С41 С38 С37 С43 Zn2 Zn2 N4 С43 С46 С48 С48 С46 С45 С48 С49 С52 С50 С50 С55 С56 С53 С52 С53 С47 116(3) 117,4(16) 127,1(14) 109,9(13) 123,7(12) 119,9(14) 106,7(14) 128,4(15) 124,9(12) 130.5(15) 116.0(14) 119,5(12) 124(2) 114(2) 117,9(15) 129,1(16) 95(3) 98(4) 128(3) 125,6(11) 123(3) 110(3) 115,5(11) 122,0(10) 118,9(10) 121,4(11) 114,9(11) 122,7(10) 119,0(12) 118,1(13) 116.2(11) 123,2(11) 119,5(10) 119(2) 122(2) 120.0(11) 128(4) 89(3) 109(3) 112,8(13) 123(3) 123(3) 124,9(13) 116.0(12) 123,5(14) 112,6(16) 127,8(16) 118,2(10) Таким чином, як свідчать дані рентгеноструктурного аналізу (таблиці 1, 2, Фіг. 1-4), біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодид має молекулярну кристалічну ґратку, характеризується щільною упаковкою (без пор, каналів та порожнин). Ґратка додатково стабілізована за рахунок гідрофобних стекінг-взаємодій (Фіг. 5) - паралельного зміщеного стекінгу (відстань між крайніми атомами водню сусідніх кілець - 3,640 Å та 3,705 Å) та Т-стекінгу (відстань між атомом водню 5 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 одного ароматичного кільця та центром сусіднього кільця становить 2,977 Å). Координаційний поліедр цинку має тетраедричну будову (таблиця 2). Загальна формула координаційної сполуки (біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду - ZnC28H30N2I2. Як свідчать результати якісного аналізу індикаторного матеріалу, що пропонується, спектрофотометричним методом в режимі відбиття монохроматичного світла, згаданий матеріал можна ефективно застосовувати для визначення місць витоків крізь наскрізні дефекти з'єднань конструкцій як тетраоксиду діазоту (фігура 6), так продукту його дисоціації - діоксиду азоту (Фіг. 7), а також для визначення місць витоків тетраоксиду діазоту за реакцією матеріалу з продуктами взаємодії цього компонента ракетного палива з вологою повітря (водою) - азотною (Фіг. 8) й азотистою кислотами (Фіг. 9) - з утворенням в індикаторному матеріалі стехіометричних кількостей забарвленого продукту реакції (молекулярного йоду), що у видимій області спектру (λ412 нм) надійно реєструється візуально. Далі суть винаходу пояснюється описом методик одержання індикаторного матеріалу для контролю герметичності порожнистих промислових конструкцій, що заповнені тетраоксидом діазоту (амілом) та результатами атестації індикаторного матеріалу за допомогою каліброваних за пропускною здатністю імітаторів наскрізних дефектів з використанням тетраоксиду діазоту як пробної речовини. Найкращі варіанти утілення винаходу Узагальнені методика одержання індикаторного матеріалу для контролю герметичності та приклад його застосування Загальна методика одержання індикаторного матеріалу для контролю герметичності, що пропонується, була такою. Як носій використовували вибілену бавовняну тканину типу бязь або батист, що мала 2 питому поверхню від 0,5 до 1,7 м /г. Тканину розрізали на стрічки потрібної ширини й довжини з урахуванням габаритів рознімних з'єднань промислової конструкції, її зварних швів тощо як об'єктів контролю на герметичність. Краї стрічок оверлочували з метою запобігання їх розплетення. Для просочування стрічок тканини готували розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в одному з вище згаданих розчинників (в розчиннику спиртової природи або в галогеналкані або в циклічному простому ефірі або в аліфатичному складному ефірі). Кількість розчину, що готували, залежала від кількості стрічкового тканинного носія, що підлягав обробці. Відповідний розчин заливали в затемнену посудину з хімічно стійкого по відношенню до нього матеріалу. В розчин занурювали стрічку тканини й певний час просочували її розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Як з'ясувалось, найбільш рівномірного розподілу біс-4-(3-фенілпропілпіридин) цинк(ІІ) дийодиду по об'єму матеріалу, й відповідно, однакову реакцію кожної ділянки індикаторного матеріалу на тетраоксид діазоту, діоксид азоту, азотну й азотисту кислоти можна досягти у разі застосування подвійного просочення носія (стрічки вибіленої бавовняної тканини типу бязь або 2 батист що має питому поверхню від 0,5 до 1,7 м /г) розчином індикатора певної концентрації й обов'язкового його сушіння після кожного просочення. Таким чином одержували надійний індикаторний матеріал для контролю герметичності з'єднань порожнистих конструкцій, що заповнені тетраоксидом діазоту. До використанням індикаторний матеріал зберігали в затемненому герметичному пакеті. Індикаторний матеріал для контролю герметичності з'єднань конструкцій, що заповнені тетраоксидом діазоту, застосовували за призначенням таким чином. Спочатку індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) задля одержання банку даних "діаметр індикаторної плями на матеріалі, що утворилася за певний проміжок часу від початку контролю герметичності, при певній температурі й вологості повітря величина потоку тетраоксиду діазоту крізь контрольну течу (імітатор наскрізного дефекту). Потім індикаторний матеріал приводили в щільний контакт зі з'єднанням промислової порожнистої конструкції, що заповнена тетраоксидом діазоту, й закріплювали на цьому з'єднанні, наприклад за допомогою прозорої клейкої стрічки типу "скотч". У момент забезпечення контакту матеріалу зі з'єднанням конструкції включали секундовимірювач. У місцях наскрізних дефектів з'єднання конструкції на матеріалі утворювались плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком, діаметр яких з часом збільшувався. Контроль герметичності з'єднання конструкції індикаторним матеріалом здійснювали протягом часу, що необхідний для утворення індикаторним плям на матеріалі такого діаметру, який легко фіксується візуально й піддається вимірюванню з невеликою похибкою. Після закінчення 6 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 контролю герметичності з'єднання конструкції індикаторним матеріалом останній знімали зі з'єднання. Одночасно зупиняли секундовимірювач. Вимірювали діаметри індикаторних плям на матеріалі, що утворилися за час контролю. Шляхом порівняння визначених при певній температурі діаметрів індикаторних плям на матеріалі з попередньо створеним за допомогою контрольних теч банком даних визначали величини потоків тетраоксиду діазоту крізь наскрізні дефекти з'єднання промислової конструкції. Як вдалось з'ясувати, вибір як носія бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою 2 поверхнею від 0,5 до 1,7 м /г дозволяє, по-перше, швидко адсорбувати з розчину й, по-друге, надійно закріпити сушінням просоченої розчином тканини до повного видалення з неї розчинника таку кількість біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, яка необхідна для утворення на індикаторному матеріалі для контролю герметичності добре помітних неозброєним оком плям в місцях контакту такого засобу контролю з тетраоксидом діазоту (амілом) або з продуктами хімічних перетворень цієї речовини. У разі, коли як носій застосовували бавовняну тканину типу бязь або батист з питомою поверхнею меншою за 2 0,5 м /г, носій просочувався розчином згаданого індикатора недостатньо й, як наслідок, одержували після сушіння індикаторний матеріал, на якому при контакті з тетраоксидом діазоту або з продуктами хімічних перетворень тетраоксиду діазоту утворювались мало контрастні плями, що фіксувались візуально не надійно. Цим обумовлена недоречність застосування як носія бавовняної тканини типу бязь або батист з меншою за 0,5 м /г питомою поверхнею. Використання ж як носія бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 більшою за 1,7 м /г є також недоречним з точки зору економії речовини-індикатора, оскільки у цьому випадку носій швидко сорбує надлишкову кількість біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, яка практично не впливає на об'єктивність оцінки величин витоків тетраоксиду діазоту за допомогою, індикаторного матеріалу, що пропонується. З'ясувалось також, що оптимальний вміст біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в індикаторному матеріалі має бути від від 0,03 до 0,10 грама на один грам носія (бавовняної 2 тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею від 0,5 до 1,7 м /г). У випадку, коли кількість біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(И) дийодиду в індикаторному матеріалі менша за 0,03 грама на один грам згаданого носія, індикаторні плями на матеріалі в місцях його контакту з тетраоксидом діазоту або з продуктами хімічних перетворень тетраоксиду діазоту утворюються мало контрастні й тому візуально фіксуються не надійно. Коли ж кількість біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в індикаторному матеріалі перевищує 0,10 грам на один грам згаданого носія, лише частка індикатора реагує на витоки величиною порядка -6 -7 3 110 -110 м Па/с тетраоксиду діазоту або продуктів хімічних перетворень тетраоксиду діазоту й тому збільшення вмісту індикатора в матеріалі не виправдане з економічної точки зору. Приклад 1 Для просочування стрічок бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 від 0,5 до 1,7 м /г готували 0,5 %-ний за масою розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в етанолі. В розчин занурювали стрічку тканини й біля 15 секунд просочували її розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Суху стрічку тканини знову занурювали у той же розчин на 10-12 секунд, вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. В результаті одержували індикаторний матеріал, вміст біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в якому був від 0,03 до 0,04 грама на один грам носія. Одержаний індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) при певній температурі й вологості повітря. Контроль герметичності індикаторним матеріалом промислової порожнистої конструкції, що була заповнена тетраоксидом діазоту, здійснювали при температурі -12 °C й відносній вологості повітря 23 %. У місцях контакту матеріалу з наскрізними дефектами, крізь які проникав тетраоксид діазоту під надлишковим тиском, на матеріалі практично одразу утворювалися індикаторні плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком. Приблизно через 15 хвилин діаметр індикаторних плям на матеріалі у місцях контакту останнього з наскрізними 7 3 дефектами порядку 110- м Па/с становив не менше 3 мм. Індикаторні плями такого розміру легко фіксувалися візуально на відстані 2 метри. Приклад 2 Для просочування стрічок бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 від 0,5 до 1,7 м /г готували 0,7 %-ний за масою розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в дихлоретані. В розчин занурювали стрічку тканини й біля 13 секунд просочували її 7 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Суху стрічку тканини знову занурювали у той же розчин на 8-10 секунд, вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. В результаті одержували індикаторний матеріал, вміст біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в якому був від 0,04 до 0,05 грама на один грам носія. Одержаний індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) при певній температурі й вологості повітря. Контроль герметичності індикаторним матеріалом промислової порожнистої конструкції, що була заповнена тетраоксидом діазоту, здійснювали при температурі +22 °C й відносній вологості повітря 37 %. У місцях контакту матеріалу з наскрізними дефектами, крізь які під надлишковим тиском проникали тетраоксид діазоту й продукт його дисоціації - діоксид азоту, на матеріалі практично одразу утворювалися індикаторні плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком. Приблизно через 7 хвилин діаметр індикаторних плям на матеріалі у -7 3 місцях контакту останнього з наскрізними дефектами порядку 110 м Па/с становив не менше 3 мм. Індикаторні плями такого розміру легко фіксувалися візуально на відстані 2 метри. Приклад 3 Для просочування стрічок бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 від 0,5 до 1,7 м /г готували 1,0 %-ний за масою розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в тетрагідрофурані. В розчин занурювали стрічку тканини й біля 11 секунд просочували її розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Суху стрічку тканини знову занурювали у той же розчин на 7-9 секунд, вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. В результаті одержували індикаторний матеріал, вміст біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в якому був від 0,05 до 0,06 грама на один грам носія. Одержаний індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) при певній температурі й вологості повітря. Контроль герметичності індикаторним матеріалом промислової порожнистої конструкції, що була заповнена тетраоксидом діазоту, здійснювали при температурі +28 °C й відносній вологості повітря 87 %. У місцях контакту матеріалу з наскрізними дефектами, крізь які під надлишковим тиском проникали тетраоксид діазоту й продукт його дисоціації - діоксид азоту, на матеріалі практично одразу утворювалися індикаторні плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком. Приблизно через 5 хвилин діаметр індикаторних плям на матеріалі у -7 3 місцях контакту останнього з наскрізними дефектами порядку 110 м Па/с становив не менше 3 мм. Індикаторні плями такого розміру легко фіксувалися візуально на відстані 2 метри. Приклад 4 Для просочування стрічок бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 від 0,5 до 1,7 м /г готували 1,2 %-ний за масою розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в етилацетаті. В розчин занурювали стрічку тканини й біля 17 секунд просочували її розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Суху стрічку тканини знову занурювали у той же розчин на 12-14 секунд, вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. В результаті одержували індикаторний матеріал, вміст біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в якому був від 0,06 до 0,07 грама на один грам носія. Одержаний індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) при певній температурі й вологості повітря. Контроль герметичності індикаторним матеріалом промислової порожнистої конструкції, що була заповнена тетраоксидом діазоту, здійснювали при температурі +41 °C й відносній вологості повітря 98 %. У місцях контакту матеріалу з наскрізними дефектами, крізь які під надлишковим тиском проникали тетраоксид діазоту й продукт його дисоціації - діоксид азоту, на матеріалі практично одразу утворювалися індикаторні плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком. Приблизно через 4 хвилини діаметр індикаторних плям на матеріалі у -7 3 місцях контакту останнього з наскрізними дефектами порядку 110 м Па/с становив не менше 3 мм. Індикаторні плями такого розміру легко фіксувалися візуально на відстані 2 метри. Приклад 5 8 UA 107621 C2 5 10 15 20 25 30 Для просочування стрічок бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею 2 від 0,5 до 1,7 м /г готували 1,5 %-ний за масою розчин біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в хлористому метилені. В розчин занурювали стрічку тканини й біля 20 секунд просочували її розчином при кімнатній температурі. Потім просочену стрічку тканини вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. Суху стрічку тканини знову занурювали у той же розчин на 10-11 секунд, вилучали з розчину й сушили при кімнатній температурі в повністю затемненій витяжній шафі до повного видалення розчинника. В результаті одержували індикаторний матеріал, вміст біс-4-(3фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду в якому був від 0,09 до 0,10 грама на один, грам носія. Одержаний індикаторний матеріал атестували за допомогою каліброваних контрольних теч (імітаторів наскрізних дефектів конструкцій, що відтворювали відомі за величиною потоки тетраоксиду діазоту) при певній температурі й вологості повітря. Контроль герметичності індикаторним матеріалом промислової порожнистої конструкції, що була заповнена тетраоксидом діазоту, здійснювали при температурі +50 °C й відносній вологості повітря 98 %. У місцях контакту матеріалу з наскрізними дефектами, крізь які під надлишковим тиском проникали тетраоксид діазоту й продукт його дисоціації - діоксид азоту, на матеріалі практично одразу утворювалися індикаторні плями коричневого кольору з жовтим або фіолетовим відтінком. Приблизно через 3 хвилини діаметр індикаторних плям на матеріалі у -7 3 місцях контакту останнього з наскрізними дефектами порядку 110 м Па/с становив не менше 3 мм. Індикаторні плями такого розміру легко фіксувалися візуально на відстані 2 метри. Таким чином, індикаторний матеріал для контролю герметичності порожнистих конструкцій, що заповнені тетраоксидом діазоту під надлишковим тиском, дозволяє швидко й надійно виявити витоки згаданої речовини, а також витоки продуктів хімічних перетворень тетраоксиду діазоту крізь наскрізні дефекти з'єднань порожнистих промислових конструкцій величиною не -7 3 менше порядку 110 м Па/с при роботі в різних температурних умовах і при різній вологості повітря. Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що заявляється, може бути легко відтворений промисловим шляхом і забезпечує оперативний високочутливий контроль витоків тетраоксиду діазоту крізь наскрізні дефекти з'єднань заповнених цією речовиною промислових конструкцій. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що заповнені тетраоксидом діазоту, що містить тканинний носій й чутливий до діоксиду азоту індикатор, який відрізняється тим, що містить носій у вигляді вибіленої бавовняної тканини типу бязь або батист, що має 2 питому поверхню від 0,5 до 1,7 м /г, та індикатор - біс-4-(3-фенілпропілпіридин)цинк(ІІ) дийодиду, що має тетраедричну будову, загальної формули ZnC 28H30N2I2, причому на один грам носія припадає від 0,03 до 0,10 грама індикатора. 9 UA 107621 C2 10 UA 107621 C2 11 UA 107621 C2 12 UA 107621 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13