Спосіб визначення вмісту поліаніліну в композиційних полімерних матеріалах (варіанти)

1. Спосіб визначення вмісту поліаніліну в композиційних полімерних матеріалах шляхом зйомки електронних спектрів поглинання, який відрізняється тим, що попередньо оброблений (дедопований) композиційний матеріал розчиняють в розчині N-метилпіролідону (NMП) протягом 3-8 годин, до розчину додають розчин аскорбінової кислоти для відновлення ПАН до форми лейкоемеральдину, перемішують протягом 5-15 годин, знімають електронний спектр поглинання розчину в 1мм кварцовій кюветі і обчислюють вміст ПАН у відсотках за формулою: A (V mнаважки mаскорбінової кислоти ) С / mнаважки , 2 UA 1 Винахід має відношення до розробки способів визначення вмісту (масової частки) електропровідного полімерного наповнювача - поліаніліну (ПАН) в композиційних матеріалах на основі по ширених промислових полімерів і може бути використаний у виробництві електропровідних полімерних композиційних матеріалів. 3 Відомо способи, які відносяться до одержання нових композиційних полімерних матеріалів з використанням ПАН, але вони не дозволяють точно встановити вміст ПАН в таких матеріалах [1, 2]. Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється, є спосіб визначення стану окиснення чистого ПАН в розчині N-метилпіролідону (NMП) шляхом послідовної зйомки електронних спектрів поглинання, який вибрано за прототип [3]. Недоліками такого способу є те, що він потребує знання відомих концентрацій ПАН і не дає можливості визначити невідомі, а також неконтрольоване випаровування розчинника в процесі розчинення, що спричинює похибки у визначенні практичного вмісту ПАН. Метою даного винаходу є розробка способу визначення точного вмісту ПАН в композиційних матеріалах на основі різноманітних промислових полімерів, зокрема поліамідів, полівініліденфториду, полікарбонатів, поліетилентерефталату, полівінілхлориду та ін. Поставлена мета досягається шляхом виконання наступних стадій: 1. Дедопування. Композиційний матеріал, який містить ПАН, обробляють (дедопують) протягом 324 годин розчином NH4OH або NaOH, або КОН, концентрацією 0,1-1,7моль/дм3, після чого промивають дистильованою водою до нейтральної реакції промивної води. Оброблений таким чином полімерний матеріал висушують у вакуумі до постійної маси; 2. Розчинення композиційного матеріалу. Наважку обробленого по п.1 композиційного матеріалу (0,01-0,10г) розчиняють при перемішуванні в розчині КМП (10-40см3). Розчинення ведуть протягом 3-8 годин у посуді, який відділено від зовнішнього повітряного середовища за допомогою затвору, заповненого чистим NMП. Використання такого затвору дозволяє запобігти втрат розчинника. На даному етапі ПАН з композиційного матеріалу переходить у розчин. Якщо інший полімерний компонент композиційному матеріалі (наприклад, полівініліденфторид, полікарбонат та ін.) є розчинним в NMП, то він також розчиняється за наведених умов. Якщо ні, то він знаходиться в отриманому розчині у вигляді дисперсної фази; 3. Відновлення дедопованого ПАН. До розчину, отриманого по п.2, додають розчин аскорбінової кислоти та перемішують отриманий розчин ще протягом 5-15 годин при температурі 15-30°С. Цей термін необхідний для повного відновлення ПАН, який знаходиться в розчині, до форми лейкоемеральдину; 4. Фільтрування розчину, отриманого за п.3. Ця стадія реалізується лише у випадку використання композиційного матеріалу на основі нероз 77566 4 чинного в NMП полімеру (наприклад, поліаміду, поліетилентерефталату, ін.) і дозволяє видалити його дисперсну фазу з отриманого за п.3 розчину; 5. Зняття електронного спектру поглинання. Знімають електронний спектр поглинання отриманого по п.3 розчину в 1мм кварцовій кюветі та співставляють отриману величину оптичного поглинання при довжині хвилі 343нм з калібрувальним графіком, побудованим для різного вмісту в розчині відновленого ПАН у формі лейкоемеральдину (Фіг.1). 6. Обчислення вмісту ПАН. Вміст (масову частку) ПАН в композиційному матеріалі у відсотках обчислюють за формулою: А=(V. наважки+mнаважки+mаскорбінової кисло(1) . ти) С/mнаважки, де V - сумарний об'єм розчину ММП (складається з об'єму NMП, в якому розчиняється наважка композиційного матеріалу та об'єму NMП, в якому розчиняється аскорбінова кислота), см3; =1,033 - густина ММП, г/см3; mнаважки – маса наважки композиційного матеріалу, г; mаскорбінової кислоти – маса аскорбінової кислоти, г; С – концентрація ПАН в розчині, яку знайдено за калібрувальним графіком, %. Суть винаходу пояснюється прикладами. Приклад 1 Наважку полімерного композиційного матеріалу ( 0,1г), який містить ПАH обробляють розчином 3 3 0,2моль/дм NH4ОH (20см ) протягом 10 годин. Після закінчення цього терміну композиційний порошок промивають дистильованою водою та висушують у вакуумі до постійної маси. Порцію (0,0353г) підготовленого таким чином порошку зважують на аналітичних терезах в реакційній колбі та розчиняють при постійному перемішуванні в розчині NMП (15см3) на протязі 5 годин з використанням затвору, що заповнений чистим NМП. Після додавання розчину аскорбінової кислоти (1,5г на 5см NMП) сумарний розчин знову перемішують на протязі 10 годин. Потім, у разі наявності дисперсної фази, цей розчин фільтрують. Знімають електронний спектр поглинання отриманого розчину в 1мм кварцовій кюветі. Знаходять оптичну густину поглинання спектрів при 343нм та згідно з калібрувальним графіком (Фіг.1) знаходять відповідну концентрацію ПАН в розчині. Розраховують кількість ПАН у наважці композиційного матеріалу за формулою [1]. Приклад результатів вимірювань наведено в Таблиці 1. Таблиця 1 Оптична густина при 343 Масова частка Кількість ПАН в наваж- Масова частка ПАН в 100 г композиційнм ПАН в розчині, % ці, . 103 г ного матеріалу, % 0,2893 0,002799 0,626 1,77 0,4619 0,004507 1,006 2,84 0,5649 0,005527 1,512 4,28 5 77566 Приклад 2 (порівняння). На користь переваг запропонованого способу свідчать дані, отримані для композиційного мате 6 ріалу з відомим вмістом ПАН, які наведено в Таблиці 2. Таблиця 2 Відома масова частка ПАН в ком- Масова частка ПАН, визначена за позиційному матеріалу. % способом прототипу, % 1,78 2,60 2,83 3,75 4,28 6,36 Як показали дослідження, заявлений спосіб дозволяє точно визначати вміст електропровідного полімерного наповнювача - поліаніліну в композиційних полімерних матеріалах на основі поширених промислових полімерів. Перелік посилань: 1. Anand J., Palaniappan S., Sathyanarayna D.N. Conducting polyaniline blends and composites // Prog.Polym.Sci. - 1998, 23. - P. 993-1018. Комп’ютерна верстка Б. Голік Масова частка ПАН, визначена за запропонованим способом, % 1,77 2,84 4,28 2. Pud A.A., Ogurtsov N., Korzhenko A., Shapoval S. Some aspects of preparation methods and properties of polyaniline blends and composites with organic polymers // Progress in polymer science. - 2003, 28. - P. 1701-1753. 3. Albuquerque J.E., Mattoso L.H.C., Balogh D.T., Faria R.M., Masters J.G., MacDiarmid A.G. A simple method to estimate the oxidation state of polyanilines //' Synthetic metals. - 2000,113. - P. 1922. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601