СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОГО АЦЕТОНА В КЛЕЕНЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ ФУРАНОВОЙ СМОЛЫ
METHOD TO DETECT CONTENT OF FREE ACETONE IN LAMINATED WOODEN MATERIALS BASED ON FURAN RESIN

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при анализе токсичности клееных древесных материалов (например, фанеры, древесно-стружечных плит), изготовленных на основе фурановой смолы (например, фурфуролацетонового мономера ФА).
Известен способ определения содержания ацетона в сточных водах (Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. - М.: Химия. 1984. - с.276-277).
Этот способ применяется для оценки содержания ацетона в сточных водах. Однако он не позволяет оценивать содержание свободного ацетона в клееных древесных материалах, изготовленных на основе фурановой смолы.
Технической задачей изобретения является создание способа, позволяющего оценить содержание свободного ацетона в клееных древесных материалах на основе фурановой смолы.
Поставленная техническая задача достигается путем кипячения образцов древесных материалов на основе фурановой смолы в дистиллированной воде с отгонкой образуемых паров. В результате кипячения образцов свободный ацетон, содержащийся в материале, переходит в раствор и отгоняется с водой. Полученная отгонка анализируется фотоколориметрическим способом на приборе КФК (кюветный фотоколориметр) с определением содержания в ней ацетона.
Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, является то, что клееные древесные материалы, изготовленные на основе фурановой смолы, подвергаются кипячению в дистиллированной воде с отгонкой образуемых паров и последующим фотоколориметрическим анализом отгонки на приборе КФК.
Пример осуществления способа
Ацетон конденсируют фурфуролом в щелочной среде при избытке фурфурола. В результате образуется дифурфурилиденацетон, существующий в двух таутомерных формах, из которых одна окрашивается в бледно-желтый, а другая - в фиолетово-красный цвет:
.
При добавлении кислоты бледно-желтая форма переходит в ярко окрашенную фиолетово-красную, содержание которой определяют, измеряя светопоглощение раствора в фотометре при длине волны λ=520…540 нм или визуально, сравнением со шкалой стандартов.
Используемые реактивы.
3
- Серная кислота плотностью 1,84 г/см, разбавленная в соотношении 2:5.
- Стандартные растворы ацетона.
- Фурфурол, раствор в этиловом спирте, для приготовления которого растворяют 5 мл свежеперегнанного фурфурола в 100 мл 96%-ного этилового спирта. Раствор должен быть приготовлен непосредственно перед применением.
- Едкий натр, 10%-ный раствор.
Ход анализа
Приготовление анализируемой пробы заключается в следующем. Из клееных древесных материалов на основе фурановых олигомеров (например, фанеры или древесно-стружечной плиты) выпиливают образцы длиной 20 мм, шириной 4 мм, толщиной, равной толщине материала. Для повышения точности измерений древесно-стружечную плиту целесообразно измельчить в фарфоровой ступке, фанерные образцы - расслоить по клеевому шву. Образцы массой 20 г взвешивают с точностью до 0,01 г, загружают в круглодонную колбу с притертой пробкой и обратным холодильником, в колбу добавляют 250 мл дистиллированной воды. Предварительно в приемник наливают несколько мл дистиллированной воды и погружают в нее отводную трубку холодильника. Отогнав примерно 2/3 объема жидкости, обогрев прекращают, после охлаждения перегонной колбы приливают в нее еще 100 мл дистиллированной воды и повторяют отгонку, отгоняя 100 мл жидкости. Оба отгона соединяют в мерной колбе вместимостью 250 мл и объем доводят дистиллированной водой до метки.
Полученную отгонку подвергают анализу с целью определения количества свободного ацетона, выделившегося в воду при кипячении древесного материала определенной массы.
3
Отбирают 2,5 мл полученного раствора, приливают 0,2 мл раствора фурфурола в этиловом спирте, 0,5 мл раствора едкого натра и оставляют на 30 мин при комнатной температуре. Затем приливают 15 мл разбавленной в соотношении 2:5 серной кислоты и перемешивают, раствор при этом окрашивается в фиолетово-красный цвет. Определяют оптическую плотность полученного окрашенного раствора в фотометре при длине волны λ=520…540 нм, перелив этот раствор в кювету с толщиной слоя 3 см. В другую кювету помещают раствор, полученный в холостом опыте, в котором 2,5 мл дистиллированной воды обрабатывают так же, как и анализируемый раствор. Молярный коэффициент поглощения равен 14·10. За результат оптической плотности принимают среднее не менее трех последовательных измерений.
Содержание ацетона в исследуемом растворе определяют по калибровочному графику, для построения которого приготавливают стандартные растворы ацетона в дистиллированной воде, содержащие 1, 5, 10, 15 и 20 мг/л ацетона. Отбирают по 2,5 мл каждого раствора и обрабатывают их так же, как и анализируемый раствор.
Условия проведения определения должны быть постоянными, особенно важны постоянство объемов растворов и концентрации серной кислоты.
Полученные результаты
Результаты определения оптической плотности растворов для построения калибровочного графика представлены в табл.1. Калибровочный график с экспериментальными точками представлен на рис.1.
Для определения содержания свободного ацетона в клееных древесных материалах были использованы образцы фанеры 1 и 2 древесно-стружечной плиты, изготовленные на основе фурфуролацетонового мономера ФА и отвердителя n-толуолсульфокислоты.
Условия получения фанеры:
- шпон лущеный березовый, номинальной толщиной 1,5 мм;
- елейность - 3;
2
- расход связующего - 120 г/м;
- расход отвердителя - 5% от массы мономера ФА;
- температура прессования - 160°С;
- удельное давление прессования - 1,8 МПа;
- время выдержки под давлением - 6 мин.
Условия получения древесно-стружечной плиты:
- толщина плиты - 12 мм;
- наполнитель - стружка специальная резаная, порода береза, фракция 10/2;
- расход связующего - 15% от массы абсолютно сухой стружки;
- расход отвердителя - 5% от массы мономера ФА;
- температура прессования - 180°С;
- удельное давление прессования - 1,8 МПа;
- время выдержки под давлением - 8 мин.
Результаты определения содержания свободного ацетона в фанере и древесно-стружечной плите представлены в табл.2.
Таблица 1
Результаты определения оптической плотности стандартных растворов ацетона для построения калибровочного графика
Концентрация стандартного раствора ацетона С, мг/л
Оптическая плотность D
Замер 1
Замер 2
Замер 3
Среднее значение
1
0,027
0,028
0,028
0,028
5
0,032
0,032
0,033
0,032
10
0,090
0,090
0,091
0,090
15
0,153
0,153
0,054
0,153
20
0,292
0,292
0,293
0,292
Таблица 2
Результаты определения содержания свободного ацетона в фанере и древесно-стружечной плите
Материал
Масса навески, г
Оптическая плотность D
Концентрация ацетона по калибровочному графику С, мг/л
Содержание свободного ацетона, мг/100 г материала
Замер 1
Замер 2
Замер 3
Среднее значение
Фанера
18,36
0,170
0,170
0,171
0,170
15,7
21,38
Древесно-стружечная плита
19,17
0,235
0,235
0,236
0,235
18,2
23,74