Форум о полимерах ПластЭксперт

Коллеги, добрый день.

Есть необходимость исследовать наполнитель в ПВХ. Известно, что наполнитель - высокодисперсный диоксид кремния по типу Аэросила, но хочу подробнее изучить сами частицы, размер и т.д. Пока планирую пробовать два метода:
1) В муфельном шкафу нагреть градусов там до 700 и подождать, пока весь ПВХ деструктирует и улетит. Сейчас ищу муфель, но может кто-то знает, оно вообще имеет смысл, останутся ли чистые частицы наполнителя или они будут неразличимы? Насколько я знаю, есть метод для того же ПЭ на определение массовой доли золы тем же методом.
2) Растворяю измельченный материал в хлористом метилене и отделяю осадок с наполнителем. Тут проблема в том, что все равно ПВХ остается на частицах наполнителя. Подумываю совместить этот метод с муфелем и прокалить осадок.

Прошу совета, если кто-то сталкивался с подобной задачей.

faritowich писал(а): ↑

04 ноя 2020, 14:04

Коллеги, добрый день.

Есть необходимость исследовать наполнитель в ПВХ. Известно, что наполнитель - высокодисперсный диоксид кремния по типу Аэросила, но хочу подробнее изучить сами частицы, размер и т.д. Пока планирую пробовать два метода:
1) В муфельном шкафу нагреть градусов там до 700 и подождать, пока весь ПВХ деструктирует и улетит. Сейчас ищу муфель, но может кто-то знает, оно вообще имеет смысл, останутся ли чистые частицы наполнителя или они будут неразличимы? Насколько я знаю, есть метод для того же ПЭ на определение массовой доли золы тем же методом.
2) Растворяю измельченный материал в хлористом метилене и отделяю осадок с наполнителем. Тут проблема в том, что все равно ПВХ остается на частицах наполнителя. Подумываю совместить этот метод с муфелем и прокалить осадок.

Прошу совета, если кто-то сталкивался с подобной задачей.

Ну раз исследовать "сами частицы, размер и т.д.", то я за №2 и микроскоп. Тем более, что достаточно и капли "смыва"

ПВХ не растворяется в метиленхлориде, поэтому выделить осадок не получится.
Если знаете , что наполнитель - диоксид кремния, то проще содержание установить по плотности.
Если будете сжигать в муфеле, то при 700 град. ПВХ просто обуглится, там идет сшивка при таких температурах, плюс продукты разложения чрезвычайно токсичны, и золу вы разделить не сможете. Зачем это Вам?

kor писал(а): ↑

04 ноя 2020, 18:12

ПВХ не растворяется в метиленхлориде, поэтому выделить осадок не получится.
Если знаете , что наполнитель - диоксид кремния, то проще содержание установить по плотности.
Если будете сжигать в муфеле, то при 700 град. ПВХ просто обуглится, там идет сшивка при таких температурах, плюс продукты разложения чрезвычайно токсичны, и золу вы разделить не сможете. Зачем это Вам?

В метиленхлориде ПВХ растворяется. Вот на этой неделе растворил образец и отделил осадок, оставшийся метиленхлорид выпарил, получил полимерную пленку, прогнал её через ИК - точно ПВХ.

К сожалению, по плотности содержание определить так легко не получится, так как изделие пористое. Поэтому массовое содержание как раз хочу попробовать в муфеле определить. Под вытяжкой, разумеется. ПВХ, допустим, обуглится при 700. А если дождаться, пока улетит основная органика, а потом обугленный остаток с наполнителем прокалить при 1000+ градусах?

Обычно делают при 600 и 900 С, реже при 600 и 1000 С (ГОСТ 15973).

Очень странно, что образец растворился. Если растворять смолу ПВХ, то ни через день, ни через неделю раствора не получить, полимер только на бухает.
Может быть есть смысл просто по назначению изделия посмотреть стандартные рецептуры? Композиция пластифицированная или жёсткая?

kor писал(а): ↑

05 ноя 2020, 11:08

Очень странно, что образец растворился. Если растворять смолу ПВХ, то ни через день, ни через неделю раствора не получить, полимер только на бухает.
Может быть есть смысл просто по назначению изделия посмотреть стандартные рецептуры? Композиция пластифицированная или жёсткая?

Предположу, что он может растворяться, потому что технология производства этих изделий - через органозоль. Берут порошок ПВХ с добавками (сажа и проч), смешивают с наполнителем, добавляют циклогексанон и воду, получают пастообразную массу, которую прогоняют через шнековый смеситель, придают форму листа на каландрах, а затем медленно выпаривают. Так получают микропористую структуру. Возможно, поэтому связи между частицами такие слабые, что материал растворяется.

Композиция, судя по всему, непластифицированная. На ИК спектре есть пик, отвечающий за =О связь, сначала думали, что это фталатный пластификатор, но экстрагировать пластификатор не удалось. Решили, что это может быть остаток от циклогексанона - он как раз имеет высокую температуру кипения и мог остаться в материале.

А стандартные рецептуры, к сожалению, в свободном доступе не найти - это ПВХ-сепараторы для свинцово-кислотных аккумуляторов, в России по такой технологии не умеют делать, да и в мире производителей мало и они тщательно охраняют свои рецептуры))

Если есть микроскоп, то зачем огород городить? Можно же так сфотографировать, прямо в ПВХ. Мне кажется, так еще нагляднее, агломераты можно посмотреть.

При смешивании воды с ЦГН может быть азеотроп с более низкой температурой кипения. И все-таки. Абсолютно согласна с коллегами. Зачем определять хим способом дисперсность? Если вы захотите получить аналогичный материал, то с ассортиментом наполнителей у нас в стране не густо, и можно взять только то, что есть. А для хорошего качества нужны импортные аналоги, и наверняка у них есть марки для таких сепараторов. Производители наполнителей стараются проталкивать свой товар и ярко рекламируют куда и что можно использовать.
Больше ничем помочь не могу.

Kirilliq писал(а): ↑

05 ноя 2020, 16:21

Если есть микроскоп, то зачем огород городить? Можно же так сфотографировать, прямо в ПВХ. Мне кажется, так еще нагляднее, агломераты можно посмотреть.

Если наполнитель меньше 10 мкм то в обычный микроскоп не разглядеть, тем более агломераты.
Лучше электронный сразу.

Shadow писал(а): ↑

06 ноя 2020, 04:55

Kirilliq писал(а): ↑

05 ноя 2020, 16:21

Если есть микроскоп, то зачем огород городить? Можно же так сфотографировать, прямо в ПВХ. Мне кажется, так еще нагляднее, агломераты можно посмотреть.

Если наполнитель меньше 10 мкм то в обычный микроскоп не разглядеть, тем более агломераты.
Лучше электронный сразу.

Оптика x1000 вполне разглядывает

У нас оптический микроскоп с увеличением, насколько я помню, 400х. Его увеличения не хватает, чтобы разглядеть частицы. Вот на следующей неделе поеду к коллегам-медикам на СЭМ. Решил всё-таки все способы попробовать - 1) сделал скол образца в жидком азоте 2) выделил, насколько мог, осадок 3) часть осадка прокалю в муфеле

Отпишусь, какой метод лучше всего)

В общем, в итоге самым продуктивным оказался метод скола образца в жидком азоте - на сколе отлично видно все агрегаты наполнителя и поры.
Прокаливание образца в муфеле тоже дало отличные результаты - три часа при 900оС и от композиции остается чистый наполнитель(см. фото).

faritowich писал(а): ↑

19 ноя 2020, 16:41

В общем, в итоге самым продуктивным оказался метод скола образца в жидком азоте - на сколе отлично видно все агрегаты наполнителя и поры.
Прокаливание образца в муфеле тоже дало отличные результаты - три часа при 900оС и от композиции остается чистый наполнитель(см. фото).

Я правильно понимаю, что проделав операцию с муфелем, тот остаток в чистом виде и есть процент наполнителя от начального веса гранулы? Т.е. перед покупкой гранулы к примеру оболочкового ОМ40, можно довольно точно сказать при какой температуре он будет действительно плавится, если провести данный отжиг и сопоставить пропорции с идеальным сырьем. Или это не так

Определение содержания наполнителя через зольность в ПВХ не совсем корректно, так как карбонат кальция взаимодействует с выделяющимся хлороводородом, и зола представляет собой смесь карбоната кальция с хлоридом кальция, который имеет другую молекулярную массу.
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3 (H2O + CO2)
Поэтому в ПВХ компаундах, в качестве основного показателя, определяющего содержание наполнителя, используется плотность.

Maks42 писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:18

Определение содержания наполнителя через зольность в ПВХ не совсем корректно, так как карбонат кальция взаимодействует с выделяющимся хлороводородом, и зола представляет собой смесь карбоната кальция с хлоридом кальция, который имеет другую молекулярную массу.
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3 (H2O + CO2)
Поэтому в ПВХ компаундах, в качестве основного показателя, определяющего содержание наполнителя, используется плотность.

900 - это совсем неправильная температура. Там уже карбонат кальция начинает разлагаться даже без учета хлороводорода. Тальк, если есть, тем более.

Kirilliq писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:33

Maks42 писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:18

Определение содержания наполнителя через зольность в ПВХ не совсем корректно, так как карбонат кальция взаимодействует с выделяющимся хлороводородом, и зола представляет собой смесь карбоната кальция с хлоридом кальция, который имеет другую молекулярную массу.
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3 (H2O + CO2)
Поэтому в ПВХ компаундах, в качестве основного показателя, определяющего содержание наполнителя, используется плотность.

900 - это совсем неправильная температура. Там уже карбонат кальция начинает разлагаться даже без учета хлороводорода. Тальк, если есть, тем более.

Тогда можно осадок растворить в соляной кислоте и оттитровать как на жесткость воды. Тальк тоже отделится в осадке.

Maks42 писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:18

Определение содержания наполнителя через зольность в ПВХ не совсем корректно, так как карбонат кальция взаимодействует с выделяющимся хлороводородом, и зола представляет собой смесь карбоната кальция с хлоридом кальция, который имеет другую молекулярную массу.

В данном компаунде нет карбоната кальция. В нем пирогенный диоксид кремния.

stdio писал(а): ↑

28 янв 2021, 09:51

faritowich писал(а): ↑

19 ноя 2020, 16:41

В общем, в итоге самым продуктивным оказался метод скола образца в жидком азоте - на сколе отлично видно все агрегаты наполнителя и поры.
Прокаливание образца в муфеле тоже дало отличные результаты - три часа при 900оС и от композиции остается чистый наполнитель(см. фото).

Я правильно понимаю, что проделав операцию с муфелем, тот остаток в чистом виде и есть процент наполнителя от начального веса гранулы? Т.е. перед покупкой гранулы к примеру оболочкового ОМ40, можно довольно точно сказать при какой температуре он будет действительно плавится, если провести данный отжиг и сопоставить пропорции с идеальным сырьем. Или это не так

Скорее всего, не так. У композиции ПВХ, например, ОМ-40, температура, при которой она будет хорошо переходить в расплав, при одинаковом содержании наполнителя, будет определяться пористостью и размером частиц ПВХ. Рецептура может быть совершенно одинаковой, поменяется только марка или партия смолы, а расплав или убежит, или не потечет вовсе.
Если сомневаетесь в количестве мела, то коллеги подсказывают, что можно определять плотность.

Kirilliq писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:33

Maks42 писал(а): ↑

28 янв 2021, 10:18

Определение содержания наполнителя через зольность в ПВХ не совсем корректно, так как карбонат кальция взаимодействует с выделяющимся хлороводородом, и зола представляет собой смесь карбоната кальция с хлоридом кальция, который имеет другую молекулярную массу.
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3 (H2O + CO2)
Поэтому в ПВХ компаундах, в качестве основного показателя, определяющего содержание наполнителя, используется плотность.

900 - это совсем неправильная температура. Там уже карбонат кальция начинает разлагаться даже без учета хлороводорода. Тальк, если есть, тем более.

Честно говоря, плоховато помню, но содержание талька в ПП мы определяли при 900 град.С, а содержание мела - при 500 град.С. При этом для каждого месторождения предварительно определяется коэффициент на примеси, т.е., что улетучивается при прокаливании без полимера. Для талька коэффициент был равен 1,05, а для мела гораздо больше.

kor писал(а): ↑

28 янв 2021, 17:59

Скорее всего, не так. У композиции ПВХ, например, ОМ-40, температура, при которой она будет хорошо переходить в расплав, при одинаковом содержании наполнителя, будет определяться пористостью и размером частиц ПВХ. Рецептура может быть совершенно одинаковой, поменяется только марка или партия смолы, а расплав или убежит, или не потечет вовсе.
Если сомневаетесь в количестве мела, то коллеги подсказывают, что можно определять плотность.

Да плотность примерно у всех одинакова, мерил многократно. Был опыт, покупал трижды ОМ40 у разных поставщиков. Первая проба прекрасно плавилась как положено 165, вторая вообще не плавилась даже на 200 град бесполезно, пришлось мешать с хорошим проверенным ПВХ, один к одному. Тогда, очень тяжело с долгим выходом на режим но как то потихоньку при 200 град заработало. Движок по току на пределе работал, даже пришлось сечение силового кабеля увеличивать. Третья проба, более менее при 180-185 можно было работать. Т.е. получается, непорядок, каждый лепит как хочет, продают сами толком не зная что. И вот как быть, как оперативно определить состав того ПВХ, можно с ним работать или нет

Состав ОМ-40: ПВХ, мел, пластификатор и стабилизатор. Обычно удешевляют за счет замены хорошего пластификатора (ДОФ, ДОТФ) на дешевый (хлорпарафин, Оксаль, ЭДОС, ДЭС...) или уменьшают общее количество пластификатора. Чтобы проверить количество пластификатора достаточно измерить твердость. Чтобы проверить технологичность достаточно измерить ПТР (160/21,6).