DD228639A1 - Verfahren zur bestimmung des restacetatgehaltes in waessrigen polyvinylalkoholloesungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mittels Ultraschall den Restacetatgehalt in waessrigen Polyvinylalkoholloesungen zu bestimmen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein linearer Zusammenhang zwischen longitudinaler Schallgeschwindigkeit und Restacetatgehalt gefunden wurde. Aus der Bestimmung der longitudinalen Ultraschallgeschwindigkeit in waessrigen Polyvinylalkoholloesungen kann sofort auf den Gesamtrestacetatgehalt geschlossen werden. Wird eine Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung von 0,2% realisiert, ist der Restacetatgehalt mit einem absoluten Fehler von 0,5% bestimmbar. Das Verfahren ist sowohl zur Charakterisierung von Polyvinylalkohol im Labormassstab, als auch zur Produktueberwachung bei der Polyvinylalkoholherstellung im Industriemassstab oder bei der industriellen Anwendung von PVAL einsetzbar.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Bestimmung des Restacetatgehaltes in wäßrigen Polyvinylalkohollösungen«

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Restacetatgehaltes von Polyvinylalkohol in wäßrigen Lösungen· Das Verfahren kann zur Charakterisierung von Polyvinylalkohol sowohl im Labormaßstab, als auch zur direkten Bestimmung" des Restacetatgehaltes von Polyvinylalkohol in der Produktionsanlage eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits seit langem bekannt, den Restacetatgehalt von Polyvinylalkohol zu bestimmen« In den meisten Fällen wird der Restacetatgehalt durch Hydrolyse mit Kaliumoder Natriumhydroxid in wäßriger Lösung und Rücktitration der unverbrauchten Lauge bestimmt (Handbook of Analysis of Synthetic Polymers and Plastics 1977, 388). In der UdSSR-PS 560180 wird eine Verbesserung dieses Verfahrens durch Zusatz von Hexylalkohol und inerten Lösungsmitteln beschrieben.

Eine quantitative Methode zur Bestimmung des Restacetylgruppengehaltes in Polyvinylalkohol beruht auf der Eliminierung von Essigsäure in einer Schmelze des Polymeren in p-Toluolsulfonsäure bei 433 K. Die abgespaltene Essigsaure wird neben der p-Toluolsulfonsäure potentiometrisch titriert (Angew. Makromol· Chem. 24, (1972, 171), Es sind weiterhin verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Restacetatgehaltes unter Anwendung physikalischer Methoden bekannt. In einer japanischen Arbeit wird die polarografische Bestimmung von Restacetatgruppen in Polyvinylalkohol beschrieben (Kobunshi Kagaku 14, (1957), 101, ref* CA 52-1669 h). Diese Methode ist aber nur auf die Restacetatgruppen eingeschränkt, die durch Verseifung in Carboxylgruppen überführbar sind. Eine Bestimmung des Gesamtrestacetatgehaltes in Polyvinylalkohol, wie sie die Aufgabenstellung dieser Erfindung vorschreibt, ist auf diesem Wege nicht mögliche

Auch die Differentialthermoanalyse kann zur Bestimmung des Restacetatgehaltes von Polyvinylalkohol eingesetzt werden» Dabei wird eine lineare Korrelation ausgenutzt, die zwischen dem mit Hilfe der Differentialthermoanalyse bestimmten Schmelzpunkt des Polyvinylalkohole und seinem Verseifungsgrad besteht (Mater. Plast (Bucharest) 5, (1968), 32).

Wit Hilfe der iR-Spektroskopie ist es ebenfalls möglich, den Restacetatgehalt von Polyvinylalkohol zu bestimmen. Dies geschieht durch Ausnutzung von Relationen zwischen dem Absorptionsverhältnis der Banden bei 1736 cm und 850 cm'¹ (Mater· Plast (Bucharest) 11, (1974), 137) bzw. 1100 cm (Handbook of Analysis of Synthetic Polymers and Plastics 1977, 338).

Sei der Kernresonanzspektroskopie von Polyvinylalkohol kann der Restacetylgruppengehalt anhand der Acetabsorption bei 1.95 ppm bestimmt werden (Fette, Seifen, Anstrichmittel 75, (1973), 641)ο

Allen hier beschriebenen Verfahren haften entscheidende Nachteile an» Bei der Hydrolyse und bei der Umsetzung mit p-Toluolsulfonsäure in der Schmelze gehen der eigentlichen Bestimmung langwierige und zum Teil auch komplizierte chemische Umsetzungen voraus, die es nicht zulassen, den Restacetatgehalt kurzfristig zu bestimmen* Bei den spektroskopischen Methoden und auch bei der Differentialthermoanalyse kommt ein Einsatz für routinemäßige Schnellanalysen, wie sie z.B. zur Prozeßkontrolle eines Produktionsregimes erforderlich sind, nicht infrage, da die hierzu erforderlichen komplizierten Apparaturen nicht im Produktionsbereich installiert werden können und deshalb neben der erforderlichen Präparation der Proben auch ein Transport nicht vermieden werden kann_e

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Bestimmung des Gesamtrestacetatgehaltes von Polyvinylalkohol so zu vereinfachen, daß die Nachteile der beschriebenen bekannten chemischen und physikalischen Methoden, wie komplizierte Vorbereitung von Proben oder Anwendung von teuren und aufwendigen Meßapparaturen beseitigt werden können und die Bestimmung direkt in vorliegenden wässrigen Lösungen des Polyvinylalkohol durchführbar sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

- die technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein physikalisches Verfahren zur Bestimmung des Gesamtrestacetatgehaltes in wäßrigen Polyvinylalkohollösungen zu entwickeln, das sich durch eine extrem kurze Zugriffszeit zum Ergebnis auszeichnet und eine schnelle, elektronisch leicht verarbeitbare Information zum Restacetatgehalt ermöglicht ο

- Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Ultraschallgeschwindigkeit in der wäßrigen polyvinylalkohollösung bestimmt wird» überraschenderweise zeigt die longitudinale Ausbreitungsgeschwindigkeit einen linearen Zusammenhang mit dem Gesamtrestacetatgehalt, wenn Lösungen gleicher Konzentrationen verglichen werden. Dieses Verhalten ist völlig unerwartet für Lösungen von Makromolekülen» Die Schallgeschwindigkeit wird bei diesen in komplizierter Weise durch Molekulargewicht, Lösungsmittel, Kettenbeweglichkeit und andere Einflußfaktoren bestimmt»

Durch Bestimmung der longitudinalen Ultraschallgeschwindigkeit in Polyvinylalkohollösungen erhält man, unter Voraussetzung der Kenntnis des vorher genannten Zusammenhanges» augenblicklich eine Aussage zum Gesamtrestacetatgehalt. Da die Ultraschallgeschwiridigkeit als Laufzeitsigrfäl vorliegen kann, ist dies leicht digitalisierbar und damit zur Prozeßsteuerung oder -regelung geeignet»

Zu den wesentlichen Vorteilen der Neuerung gehört es, daß die Restacetatbestimmung von Polyvinylalkohol in der chemischen Großproduktion direkt in den Produktionsanlagen möglich ist, wie bei der großtechnischen Herstellung von Polyvinylalkohollösungen im Lösekessel oder beim großtechnischen einsatz von Polyvinylalkohollösungen z.B. bei der Polymerisation von Vinylacetat, Vinylchlorid oder Styren im Polymerisationskessel„

Ausführungsbeispiel

Die longitudinale Ultraschallgeschwindigkeit wurde mit einem Impuls-Laufzeitverfahren mit festem Schallwandlerabstand bestimmt« Die Schallwandler hatten eine Eigenfrequenz von 1 MHz und die Genauigkeit der Schallgeschwindigkeitsmessung betrug IO _β Zunächst wurde zur Kalibrierung der Apparatur die Abhängigkeit der longitudinalen Schallgeschwindigkeit vom Restacetatgehalt teilverseifter Polyvinylalkohole bestimmt (Abb. 1). Hierzu wurden wäßrige Polyvinylalkohollösungen einer Konzentration von 10 Gew_e-% untersucht,, Der pulverförmige Polyvinylalkohol wurde nach einer 4 Stunden währenden Quellung bei 353 K unter Rühren gelöst und weitere 4 Stunden zur Beruhigung abgestellt« Danach erfolgte die Schallgeschwindigkeitsmessung bei 303 K. Die Ergebnisse zeigt Abb. 1. In einem Intervall von 0 bis 30 Gew.-% Restacetatgehalt wurde ein Zusammenhang zwischen der Longitudinalwellengeschwindigkeit c-, und dem Restacetatgehalt X_v,„ in der Form

^clong - - °·^{4702 X}VAC ^{+ 1534}'⁶

gefunden« Dieser lineare Zusammenhang zwischen aer Schallgeschwindigkeit c-, und dem Restacetatgehalt ermöglichte es, durch eine einzige Schallgeschwindig-

keitsmessung an einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung bei 303 K sofort den Restacetatgehalt unter Nutzung der Beziehung

1534,6 _x

^VAC 0,4702

anzugeben« Hit der vorgegebenen Genauigkeit des Meßverfahrens war eine Genauigkeit bei der Restacetatgehaltsbestimmung von - 0,5 % erreichbar«

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur bestimmung des Restacetatgehaltes in wäßrigen Polyvinylalkohollösungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer longitudinalen Ultraschallwelle in der wäßrigen Polyvinylalkohollösung gemessen wird und anhand des linearen Zusaipmenhanges mit dem Restacetatgehalt gleichkonzentrierter Polyvinylalkohollösungen" auf den Gesamtrestacetatgehalt des PoIyvinylalkonols geschlossen wird«

   Dazu !Blatt Zeichnung

   1 Seite Zeicknungo«