Файл: Методы анализа лакокрасочных материалов..pdf

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные лакокрасочные материалы представляют собой сложные, многокомпонентные смеси, содержащие пленкообразую­ щие, растворители, пигменты и наполнители, а также разнообраз­ ные добавки — сиккативы, отвердители, пластификаторы, загусти­ тели, поверхностно-активные вещества и т. д. В связи с бурным развитием химической промышленности резко увеличилась сырье­ вая база для производства лакокрасочных материалов. Наряду с природными высыхающими маслами и продуктами их переработки широко используются синтетические смолы, в том числе полиэфир­ ные, эпоксидные, полиуретановые, виниловые, акриловые, м-ела миновые, карбамидные и многие другие. Вместе с появлением новых пленкообразующих расширяется ассортимент растворителей и пластификаторов, а также пигментов, наполнителей и различных вспомогательных веществ, улучшающих свойства лакокрасочных материалов.

Качество декоративных и защитных лакокрасочных покрытий

и используемого для их получения разнообразного сырья при­ дается большое значение.

необходимость использовать новые методики анализа. Химик-ана­ литик наряду с химическими методами должен владеть инструмен­ тальными методами анализа — фотоколориметрическим,, потенциометрическим, спектроскопическим, хроматографическим, уметь ин­ терпретировать результаты.

В предлагаемой читателю книге рассмотрены различные' ме­ тоды качественного и количественного анализа сырья, пигментов, наполнителей, вспомогательных материалов и готовых лакокрасоч-

13

Г л а в а I

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СЫРЬЯ И ПОЛУПРОДУКТОВ

Последние десятилетия в аналитической химии, в том числе и в аналитическом контроле лакокрасочных материалов, быстро раз­ виваются инструментальные физико-химические методы1 '2 .

Инструментальным методам, как правило, свойственны высо­ кая чувствительность, селективность, быстрота выполнения ана­ лиза, использование малых количеств исследуемых веществ, объ­ ективность результатов и возможность их автоматической документации. Многие определения принципиально осуществимы только подобными методами и не имеют аналогов в традиционных методах волюмо- и гравиметрии. Это относится, в частности, к ко­ личественному разделению и идентификации многокомпонентных смесей растворителей, синтетических и природных жирных кислот, многоатомных спиртов, к анализу следовых примесей в исходных материалах, остаточных мономеров в смолах, к контролю изомер­ ных превращений в процессе синтеза смол и другим сложным за­ дачам аналитической химии лаков и красок.

В настоящей главе рассматривается сущность основных совре­ менных физико-химических методов, применяемых для количе­ ственного анализа лакокрасочных материалов, описаны принципы работы и техника эксплуатации аппаратуры, приемы обработки ре­ зультатов. Из-за ограниченного объема книги из рассмотрения исключены физические методы, в частности спектральные,, по­ скольку они пока ограниченно применяются в количественном ана­ лизе лакокрасочной продукции.

Х Р О М А Т О Г Р А Ф И Ч Е С К И Е М Е Т О Д Ы А Н А Л И З А

Общие сведения

Высокоэффективным методом разделения сложных смесей и идентификации входящих в них компонентов является хроматогра­ фия. Это название объединяет ряд родственных методов, основанных

15

на различии в скоростях движения компонентов в поле сорбционных сил неподвижной (стационарной) фазы под влиянием потока подвижного агента — носителя.

В зависимости от природы процессов, обусловливающих раз­ деление компонентов, различают следующие виды хроматографии:

адсорбционную, основанную на различии в адсорбируемости компонентов на твердом носителе;

распределительную, основанную на различии растворимости компонентов в подвижной и неподвижной фазах;

ионообменную, основанную на различии в прочности ионных сил, возникающих между компонентами раствора и активными группами неподвижной фазы;

осадочную, основанную на различии в произведении раствори­ мости осадков, образующихся в процессе элюирования (вымыва­ ния) компонентов.

В зависимости от агрегатного состояния подвижной и непо­ движной фаз хроматография также подразделяется на ряд видов. К ним относятся прежде всего разновидности газовой хроматогра­ фии, в которых подвижной фазой является газ или пар:

газоадсорбцнонная хроматография; неподвижная фаза — твер­ дый носитель;

газожидкостная хроматография; неподвижная фаза — малоле­ тучая жидкость, нанесенная на твердый адсорбент.

Жидкостная хроматография объединяет методы, в которых в качестве подвижной фазы используется жидкость:

жидкостно-жидкостная; стационарная и подвижная фазы — жидкость;

жидкостно-адсорбционная; неподвижная фаза — твердый адсор­ бент.

По способам аппаратурного оформления различают колоноч­ ную и плоскостную хроматографию. В первом случае процесс про­ текает в трубке — колонке, которую в варианте насадочной хро­ матографии заполняют измельченной насадкой, а в варианте капиллярной хроматографии — адсорбентом, или носителем, по­ крываемым жидкой фазой, служит поверхность трубки капилляра.

Плоскостная хроматография осуществляется на носителе, на­ ходящемся на плоской поверхности. К разновидностям метода относятся хроматография на бумаге и тонкослойная хроматогра­ фия. В первом случае носителем являются волокна целлюлозы, во втором — тонкий слой адсорбента, нанесенный на стеклянную пла­ стинку.

По способу перемещения компонентов вдоль слоя сорбента раз­ личают вытеснительную, фронтальную и проявительную хромато­ графию,, ^"

В вытёёнптелыюй хроматографии смесь переносится потоком подвижной фазы, содержащей пары вещества, сорбирующегося лучше любого из компонентов смеси. В процессе вытеснения разделямые вещества сначала располагаются по длине слоя сорбента,

16

составу и свойствам соединения, такие,-.как цис- и транс-изомеры, высшие гомологи и др.;

быстрота анализа; разделение смесей, даже весьма сложных,

Хроматограмма представляет собой серию пиков, высота ко­ торых соответствует концентрации компонентов разделяемой сме­

газа-носителя), пик несорбнрующегося компонента 3 (обычно воз­ дух), пики компонентов анализируемой смеси 4—7.

Пики представляют собой участки кривой, отражающие реакциюдетектора во время выхода компонентов; высота пика (считая от нулевой линии) пропорциональна мгновенной концентрации ве­ щества в бинарной смеси с газом-носителем.

Передняя часть пика, соотвеуствующая нарастанию концентра­ ции вещества, называется фронтом, задняя — тылом. Расширение зоны компонента при прохождении его вдоль колонки, приводящее к образованию широкого пика, называется размытием. По форме различают пики симметричные и несимметричные. При недоста­ точной эффективности колонки могут образовываться неразделен­ ные пики. Следует помнить, что в виде одного пика могут прояв­ ляться несколько компонентов.

Форма хроматографического пика определяется изотермой ад­ сорбции данного компонента на неподвижной фазе. Изотерме Ген­ ри, отвечающей линейной зависимости между концентрациями ве­ щества в подвижной и неподвижной фазах, соответствуют симмет-

18