第16卷第1期遼東學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol. 16 No. 12009年3月Journal of Eastern Liaoning University(Natural Science【化學(xué)工程與材料】癸酸鈷和硼酰化鈷的熱重及差熱勺析張德成(朝陽師范高等?？茖W(xué)校,遼寧朝陽122000摘要:文章用熱重和差熱分析方法對癸酸鈷和硼酰化鈷進(jìn)行了分析比較。在140℃以內(nèi),二者無明顯差別。在140~160℃硼酰化鉆的熱穩(wěn)定性優(yōu)于癸酸鉆,后者熱分解顯著;癸酸鉆比硼?；@易燃。如果金屬-橡膠復(fù)合制成品的使用溫度較高選擇硼?；@有利。硼?；捲谙鹉z硫化溫度下加熱減量較小。在350~700℃范圍內(nèi)兩種物質(zhì)熱分解殘?jiān)€(wěn)定,無進(jìn)一步分解或氧化現(xiàn)象。關(guān)鍵詞:鉆鹽粘合增進(jìn)劑;熱重分析;差熱分析;熱穩(wěn)定性中圖分類號:TQ330.38文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1673-4939(2009)01-0033-03癸酸鈷和硼酰化鈷鉆是子午線輪胎工業(yè)、鋼芯膠1.2測試過程管工業(yè)、鋼芯橡膠輸送帶工業(yè)中廣泛用使用的粘合熱重分析是對樣品按指定速度加熱,連續(xù)測劑,可以大幅度增強(qiáng)子午線輪胎中鍍銅鋼絲與橡膠定、記錄樣品的溫度和質(zhì)量。用溫度為橫坐標(biāo),樣之間的粘合強(qiáng)度。也用于橡膠-金屬復(fù)合制品工業(yè)品質(zhì)量保持率百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)作圖,所得曲線為熱中,例如橡膠減震器中金屬與橡膠的粘合、橡膠-重分析( Thermogravimetry,TG)曲線。從該曲線金屬密封件中金屬與橡膠的粘合、輪胎內(nèi)胎與氣門可以分析樣品的質(zhì)量在不同溫度下減小的規(guī)律。差嘴的粘合等等。該產(chǎn)品是上世紀(jì)八十年代國家科技熱分析( Differential Thermal Analysis,DTA)以曲部科技攻關(guān)產(chǎn)品,九十年代公開其特性和合成方線來表示樣品受熱后吸熱量或放熱量與溫度之間關(guān)法。由于這種產(chǎn)品用量少作用大2-3,因此其品系。質(zhì)受到特殊重視。特別是其耐熱性質(zhì)在輪胎中生產(chǎn)1.2.1樣品和取樣受到特殊重視。文章對子午線輪胎工業(yè)中使用最多取完整成品包裝袋中保存時(shí)間不少于一年的兩個(gè)品種硼酰化鈷和癸酸鈷進(jìn)行熱重和差熱分(13個(gè)月)的樣品。取100克樣品用瑪瑙研缽研析,討論其熱穩(wěn)定性,為用戶選擇鈷鹽粘合增進(jìn)劑細(xì),四分法對角取樣進(jìn)行測定。品種提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),也為粘合劑生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行1.2.2測試條件產(chǎn)品理化分析提供熱分解基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1.2.2.1儀器校正質(zhì)量溫度實(shí)行自動(dòng)校正1.2.2.2氣氛和測試溫度1.1儀器及材料為了可以與化學(xué)分析相比對,測試采用空氣氣熱重及差熱綜合分析儀, Diamond TG/DTA,氛。這是由于常規(guī)灰份和加熱減量等化學(xué)檢驗(yàn)都在美國 Perkin Elmer產(chǎn)品空氣氣氛中進(jìn)行,能考察樣品的燃燒情況,而氮?dú)夤锼徕?硼?；?不含硅灰石),均為朝陽氣氛無此作用。測定溫度范圍為室溫至700℃。市征和化工有限公司濕法產(chǎn)品樣品,是國內(nèi)有1.2.23升溫速度代表性的專利產(chǎn)品。根據(jù)樣品的性質(zhì)和用量可進(jìn)行任意設(shè)定。升溫中國煤化工收稿日期:2008-05-30CNMHG作者簡介:張德成(1969—),男,遼寧昌圖人,主要從事無機(jī)及34遼東學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第16卷過快時(shí)可能造成樣品內(nèi)外有溫差使反應(yīng)滯后測試曲質(zhì)量不發(fā)生變化,不發(fā)生進(jìn)一步熱分解或氧化。線中峰形變寬或拖后。經(jīng)試驗(yàn)升溫速度采用10℃/2.2.2樣品的加熱減量min與5℃/min基本相同,因此采用前者。從TG曲線上可以看出,癸酸鈷和硼?；@的2結(jié)果與討論加熱減量在105℃時(shí)為1.0%和1.2%。這時(shí)的加熱減量基本是吸附水揮發(fā)所致,數(shù)值在產(chǎn)品技術(shù)指2.1測試結(jié)果標(biāo)的允許范圍內(nèi)。測試數(shù)據(jù)說明,在產(chǎn)品保存期內(nèi)癸酸鉆和硼酰化鈷的熱重和差熱分析曲線見圖塑料包裝袋(0.35毫米高密聚乙烯)的性能完全1和圖2能滿足產(chǎn)品包裝要求。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí),這兩種物質(zhì)的加熱減量開始出現(xiàn)差別,并隨著溫度的升咝車高差別迅速增大。從試樣分解速率曲線(DTG曲將線)上這一點(diǎn)可以看得更清楚。60223試樣熱分解速率試樣的熱分解速率指在無限短時(shí)間內(nèi)試樣質(zhì)量DTA減小值與時(shí)間的比,即。在有限時(shí)間間隔試樣的熱分解速率為100200300400500600700△WW2-W圖1癸酸鉆的熱量和差熱曲線圖溫度/假設(shè)1時(shí)刻試樣質(zhì)量為W,T2時(shí)刻試樣質(zhì)量為0,4W為△T時(shí)間隔內(nèi)試樣質(zhì)量差值。DG曲TG線表示在某溫度下試樣的熱分解速率(mg/min與溫度(℃)之間的關(guān)系。圖3是癸酸鈷和硼酰化鈷的DTG曲線。DTA100200300400500600700溫度/℃圖2硼?；挼臒嶂睾筒顭崆€圖癸酸鈷硼酰化鈷22數(shù)據(jù)分析2.2.1樣品的熱分解性0.35DTA曲線并非平滑曲線,可知癸酸鈷熱分解是一個(gè)復(fù)雜過程,放熱峰位于280~300℃。硼酰50100150200250300350400450化鈷則在310℃-350℃。硼酰化鉆比癸酸鈷滯后溫度,℃30~50℃。從峰形上看,癸酸鉆放熱峰尖銳表示圖3癸酸鈷和硼?；挼腄TG曲線燃燒迅速;硼?；挿艧岱遢^寬大說明燃燒遲緩,從DTG曲線上可以看出,130℃以內(nèi)兩種鈷硼酰化鈷的熱穩(wěn)定性大于癸酸鈷。鹽熱穩(wěn)定性基本相同,差別很小。在130~160℃TG曲線也表明硼酰化鈷燃燒溫度比癸酸鈷高硼酰七九牛不大;而癸酸鉆在30-50℃。癸酸鈷和硼?；挼腡G曲線在達(dá)到最這個(gè)一或量急劇增大,特低點(diǎn)后基本為水平線。在350-700℃范圍內(nèi)殘?jiān)鼊e是THECNMH的迅速增大對減少第1期張德成:癸酸鉆和硼?；@的熱重及差熱分析橡膠氣泡不利。癸酸鈷在200℃達(dá)到第一個(gè)分解高生產(chǎn)使用溫度不超過140℃的橡膠-金屬復(fù)合制峰,300℃達(dá)到第二個(gè)分解髙峰;第二個(gè)高峰峰形品,兩種鈷鹽可任選其一。在140℃以上,硼?；夥弩{大,說明熱分解反應(yīng)溫度范圍窄小反應(yīng)迅鈷熱穩(wěn)定性和加熱減量明顯優(yōu)于癸酸鈷,從熱穩(wěn)定速,是燃燒反應(yīng)。硼酰化鈷的分解高峰分別出現(xiàn)在性和減少橡膠中總揮發(fā)分方面考慮選擇硼?；@有230~250℃和330-350℃,后者也是燃燒反應(yīng)。利,硼有提高熱穩(wěn)定性的作用。從化學(xué)組成上考慮,硼?；@與癸酸鉆相比,二者參考文獻(xiàn):除硼和鈷元素外全由羧酸構(gòu)成。二條DTG曲線的[1]溥啟君,嚴(yán)忠慶,趙忠禮,等鉆鹽粘合劑系列的特區(qū)別是硼?；挼膬蓚€(gè)峰的峰形都偏平寬大,峰位性及其應(yīng)用[].橡膠工業(yè),1991,38(5):260-在溫度較高處。硼?；挓岱纸夥磻?yīng)溫度范圍寬,反應(yīng)速度緩慢。[2]中國化工學(xué)會橡膠專業(yè)委員會組織編寫.橡膠工業(yè)手2.4.3樣品的灰分冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000[3]梁俐,郭楊鉆鹽對子午線輪胎簾線膠-鍍銅鋼絲之癸酸鈷TG曲線在300℃以后始終為一條直間粘合力的影響[門].輪胎工業(yè),2001,21(4)線,這時(shí)質(zhì)量百分率為23.07%,與癸酸鉆中鉆的215質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.52%接近。硼酰化鈷在350℃以后也[4]馬國華鋼絲簾線不同粘合體系應(yīng)用研究[刀輪胎工始終為一條直線,其質(zhì)量百分率為29.98%?？紤]業(yè),2004,24(8):465-468其中含有硼,這與其硼?；@中鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)23.[5]于穎,宋林.對樂果的分析研究[J]遼東學(xué)院學(xué)報(bào)33%相比是合理的。由于熱分解后的殘?jiān)粫羌冏匀豢茖W(xué)版,2006,13(2):69-71金屬,因此其質(zhì)量應(yīng)比純金屬的質(zhì)量大。在化學(xué)法6]王心滿,張洪學(xué),顏乘舟,等濕法鉆鹽粘合劑的合測試灰分時(shí),樣品的灼燒溫度可控制在450~500成及其特性[門輪胎工業(yè),2007,27(2):88-90℃范圍內(nèi),以暗紅色為標(biāo)志。在這段溫度范圍內(nèi)分7]顏乘舟,于立珍,王心滿,一種合成有機(jī)鉆鹽的工藝解產(chǎn)物穩(wěn)定,不存在與空氣中氧進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)導(dǎo)方法【P]CNzH00310105264.5,2006.02.2責(zé)任編輯:王漓江)致灼燒產(chǎn)物增重的情況。3結(jié)論在140℃以內(nèi),兩種鈷鹽熱穩(wěn)定性幾乎相同。Stability Analysis of Cobalt Neodecanoate and Cobalt boronacylatewith Thermogravimetry and Differential Thermal analysisZHANG De -chengChaoyang Teacher's College, Chaoyang 122000, China)Abstract: Stablity of cobalt neodecanoate and cobalt boronacylate was explored with thermogravimetry and dif-ferential thermal analysis. It was found that their stability was almost the same under 140C; at 140-160C, thethermal stability of cobalt boronacylate was better than that of cobalt neodecanoate; at 350-700C, their thermaldecomposition residue would not be further broken up or oxidized. Consequently, if the rubber products mixed withsuch metals will be used under a higher temperature, cobalt boronacylate should be selectedKey words: cobalt salt adhesion promoter; thermogravimetry; differential thermal analysis; thermal stability中國煤化工CNMHG