SU989390A1

SU989390A1 - Способ определени кислородопроницаемости материалов

Info

Publication number: SU989390A1
Application number: SU813256073A
Authority: SU
Inventors: Петр Васильевич Лазаренко
Original assignee: Институт клинической и экспериментальной медицины СО АМН СССР
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1983-01-15

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЙСЛОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ

1

Изобре ение относитс к контрольнЬ-i измерительным средствам и предназначено дл измерени кислородопроницаемости материалов.

Известен способ определени кислородопроницаемости полимерных пленок, заклкпакшихс в измерении концентрации кислорода электрохимическим датчиком , продиффундировавшего через плёнку в жидкость 1.

Однако этот способ не позвол ет определ ть проницаемость пленок при наличии газовой фазы с обеих сторон пленки .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ определени проницаемости материалов, заключающийс в соз Дании перепада парциального давлени кислорода через пленку из исследуемого материала и определении количества кислорода, проиюдшего через пленку. Способ характеризуетс созданием рабочей Ксмеры, отделенной исследуемой пленкой от второго объема, в котором поддерживаетс посто нное парциальное давление исследуемого газа (кислорода ) , и измерением с пс лощью датчика парциального давлени кислорода в рабочей камере,, на основании которого

МАТЕРИАЛОВ

вычисл ют проницаемость пленки (коэффициент диффузии) 2.

Недостатком данного способа вл етс необходимость откачки кислорода из рабочей камеры дл поддержани посто нства перепада парциального давлени кислорода в процессе измерений и подготовки системы к измерени м.

Цель изобретени - упрощение спо10 соба.

Поставленна цель достигаетс тем, что осуществл ют создание перепада парциального давлени кислорода и определение количества прошедшего через 15 пленку кислорода, причем обе операции осуществл ют одновременно с помощью пористого электрохимического электрода , на внешнюю поверхность которого накладывают исследуемую пленку, а ве20

личину кислородопроницаемости определ ют J1O зависимости рJJ

т

Р - К-

где Р - кислородопроницаемость,

25

. Н;

К - посто нна величина, в которую вход т физико-химические константы, - толщина пленки, м;

Claims

30 S - площадь пленки, 3.98 , D - ток, вырабатьшаемый электроI химическим электродом. А; Р Oj - парциальное давление кис лоррда с внешней стороны пленки , не граничащей с электродом , - парциальное давление кислорода в области между пленкой и электродом, определ емое пр калибровочной зависи . мости величины тока от парциального давлени кислорода дл открытого электрода, H/|vi,На фиг. 1 представлен вариант конструктивного выполнени устройства по предлагаемому способу измерени ; на фиг. 2 - калибровочна зависимость тока от парциального давлени открытого электрода. Устройство содержит цилиндрический Kdpnyc 1 из органического стекла, в котором размещены электрохимический электрод 2, ионообменна прокладка 3 и вспомогательный электрод 4. К электроду 2 крышкой 5 плотно прижата исследуема пленка 6. Выводы электродов электрически соединены с измерительнкм прибором 7. Электрохимический. электрод 2 дл придани ему пористой структуры выполнен путем нанесени серебра гальваническим способом на тонкую медную сетку. В качестве вспомогательного электрода использован свинец. Электролитом служит 25%-ный водный раствор КОН. В качестве измерительного прибора использован микроамперметр типа Ф140. Кислород, диффундиру через полимерную мембрану 6, попадает на электрод 2, где происходит потребление кис лорода вследствие; его восстановлени в результате реакции О- + 2Н,,О + 4ё - 4ОН , одновременно происходит растворение анода: 2Рв -f 4ОН - 4е - 2Рв (ОЕ , в результате чего через измерительный прибор течет ток, величина которого пропорциональна количеству кислорода, достигающего серебр ный электрод, ...Ji 9|-п Nj. i , () где п - число электронов, необходимых дл электрохимического восстановлени одной молекулы кислорода . NA- число Авогадро, ; ё - зар д электрона. К; О,- поток кислородачерез мембрану , достигающий электрода и участвующий в реакции, моль/см с. В стационарных услови х поток кис (лорода 0 равен потоку кислорода че . рез мембрану, который на основании закона Фика равен g. Q Р- --- (, О - 93904 где Q - поток кислорода через мембра . ну; , Уо - объем одной грам-молекулы газа в номинальных услови х, м . Приравнива правые части уравнений 5(1) и (2), получаем выражение (3) Р К -g- р 75Т- р 7о Т 3) 1 а а „„ ,, с о, , ./к4 fl А Д л ri - OJ.J.v М /Л - п-Ыд-.е Величину о , представл ющую собой парциальное давление кислорода вблизи поверхности электрода при посто нном потоке кислорода Q, который 15 определ ет величину тока J, вырабатываемого электродом, определ ют по калибровочной зависимости тока J/OT парциального давлени кислорода дл открытого электрода, поверхность которо20 ° ® закрыта пленкой (фиг. 2), и получаемой экспериментально один раз каждого электрода, Таким образом, определение газопроницаемости по данному способу заклю25 с в следующем. После наложени исследуемой пленки на электрохимический электрод в камеру над ней вводит газ с известным содержанием кислорода , например атмосферный воздух, ,- Через 20-30 мий после стабилизации тока измер етс его величина. По величине тока, S на основании выражени (3) . и кривой на фиг. 2 рассчитываетс Р. Например, дл полимерной полиэти леновой пленки при g 3,1«10- м, S 2, Р Ог 2,., величина тока, вырабатываемого электродом , равна J 7,. На осно- вании фиг. 2 Р О 9-10 Н/м , а 40 на основании уравнени (3) Р 2,3-1СГм с.Н. Это значение, а так-. же значение Р, полученные предлагаемым способом дл пленок полистирола и полипропилена, согласуютс со спра45 вочньми данными. Использование предлагаемого изобретени позвол ет сократить затраты на определение кислородопроницаемос и материалов. 50: Формула изобретени . Способ определени кислородопрони55 мости материалов, заключак цийс в создании перепада парциального давле и кислорода, прошедшего через плен- ку из исследуемого материала, и делении количества кислорода, прошедШ через пленку, отличаюЩ и и с тем, что, с целью упроще .и способа, создание перепада давлений и измерение количества прошедшего через пленку кислорода осуществл ют одновременно с помощью пористого элек трохимического электрода, на внешнюю

поверхность которого накладывают исследуемую пленку, а величину 4 ислорО допронйцаемости Р определ ют по зависимости

з- -р:т5:т р-7й-т м),

R

E-/I IJii - «

де К - посто нна величина, в кбтр- рую вход т физико-химические константы, м/К; Е - толщина пленки, м; S - площадь пленки, J.- ток, вырабатьшаемый электрохимическюл электродом, А; Р.О J- парциональное давление

кислорода с внешней стороны пленки, не граничащей с электродом,Н/м ;

P.((U - парциальное давление Knf-f слорода в области между пленкой и электродом, . определ емое по калибрбвочной зависимости вели5чины тока от парциальио .го давлени кислорода дл открытого электрода , Н/м,

Источники информации,

10 прин тые во внимание при экспертизе . 1. Щапрвал Г,С. Определение прони цаемости полимерных пленок. ЗавоЬ ека лаборатори , т. 35, 19в9, 2 с. 201-202.

15
2. Ройтлингер С.А.Проницаемость лолимерных материалов. М., Хими , 1974, с. 243 (прототип).

J(fflO)

t5