Определение стирола в полиэфирных лаках электрометрическим методом

Стандартный полиэфирный лак ПЭ-246 (МРТУ 6-10-791—68) должен содержать 38—40% стирола. Для определения его содержания обычно пользуются бромид-броматным методом, который довольно продолжителен (выдержка навески исследуемого образца с раствором бромид-броматной смеси составляет 20 мин) и субъективен из-за визуального установления конца титрования и возможных потерь паров брома.

Наша цель состояла в разработке быстрого и объективного инструментального метода определения стирола в полиэфирных лаках, которое проводили на приборе «Определитель бромных чисел» типа БЧ-2 (см. рисунок), используемом обычно для анализа бромных чисел в нефтехимических продуктах.

Сущность электрометрического метода заключается в объемном титровании навески полиэфирного лака, растворенного в специальном электролите, раствором бромид-броматной смеси. Конец титрования определяли по повышению электропроводности раствора по достижении точки эквивалентности: электропроводность раствора в этом случае повышается вследствие появления свободных ионов брома в титруемом растворе и автоматически фиксируется с помощью электронного индикатора.

Метод отрабатывали на искусственных смесях стирола и полиэфирной смолы ПЭ-246 (не содержащей стирола), взятых в соотношениях, близких к принятым в стандартном полиэфирном лаке (табл. 1).

Видно, что относительная ошибка при определении стирола электрометрическим методом не превышает 1,4%, бромид-броматным методом — 5%; относительное отклонение в этом случае не превышает 1,7% (табл. 2).

Методика определения. В стеклянный стакан емкостью 100 мл вносят навеску полиэфирного лака - 0,1000 г и добавляют 50 мл охлажденного растворителя следующего состава (вес. ч.): уксусная кислота — 80, четыреххлористый углерод — 15, 30%-ный раствор серной кислоты — 2, 10%-ный раствор HgCl₂ в С₂Н₅ОН — 2, метанол — 7. Смешанный растворитель выбран с таким расчетом, чтобы обеспечить быстрое и полное протекание реакции бромирования, а также легкое определение конца титрования.

Стакан с навеской и растворителем помещают в баню прибора 2 (см. рисунок), заполненную кусочками льда (температура раствора должна быть от 0 до +5°С). Опускают электроды 8, включают мешалку 7, перемешивают раствор в течение 1—2 мин до установления силы тока 2,5 мА и затем начинают титрование 0,5 н. раствором бромид-броматной смеси. Скорость титрования регулируют с помощью крана бюретки 2 таким образом, чтобы она не превышала 30 капель в минуту. Титрование ведут до зажигания сигнальной лампочки «Окончание титрования». Параллельно проводится контрольный опыт; при этом на титрование 50 мл растворителя должно расходоваться не более 0,06 мл раствора бромид-бромата.

Общий вид определителя бромных чисел типа БЧ-2: 1 — резервуар из темного стекла для титрованного раствора; 2 — бюретка емкостью 10 мл; 3 — хлоркальциевая трубка; 4 — электромагнитный клапан; 5 — изогнутый капилляр; 6 — кран; 7 — мешалка; 8 — панель для закрепления электродов и мешалки; 9 — подъемный столик с сосудом для льда

Расчет проводят по формуле

где БЧ — бромное число, г брома на 100 г лака; V - объем 0,5 н. раствора бромид-бромата, пошедшего на титрование в рабочем опыте, мл; V₁ — объем 0,5 н. раствора бромид-бромата, пошедшего на титрование в контрольном опыте, мл; g — навеска, г; Т — титр 0,5 н. раствора бромид-бромата, г брома.

Бромное число испытуемого лака определяют в двух параллельных навесках и берут среднее арифметическое значение.

Для установки титра стандартного раствора бромид-бромата взвешивают 2 г йодистого калия, помещают в коническую колбу, растворяют в 3 мл дистиллированной воды, приливают 10 мл 10%-ного раствора H₂S0₄ и точно 5 мл раствора бромид-бромата. Выделившийся йод оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия, используя в качестве индикатора раствор крахмала.

Титр раствора бромид-бромата вычисляют по формуле

где V — объем точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл; 0,008 — количество брома, соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г; 5 —объем раствора бромид-бромата, взятый для титрования, мл.

Содержание стирола в полиэфирном лаке ПЭ-246 вычисляют по формуле

где С — содержание стирола, %; БЧ — бромное число полиэфирного лака, г брома на 100 г лака; М — мол. вес стирола; M₁ — мол. вес брома.

Разработанный электрометрический метод определения стирола в полиэфирных лаках имеет большую точность по сравнению с визуальным бромид-броматным благодаря быстрому титрованию (2— 3 мин) и охлаждению титруемого раствора, исключающими возможность реакции замещения, лишен субъективности и требует значительно меньше времени для проведения анализа.

Относительная погрешность электрометрического метода определения стирола в полиэфирных лаках, рассчитанная методом математической статистики (табл. 3), составляет ±0,6%, в то время как относительная погрешность визуального бромид-броматного метода ±2,0%.

Авторы: Т. А. Ермолаева, И. А. Полотнюк, Н. В. Горшечникова