癸酸钴和硼酰化钴的热重及差热分析

第16卷第1期辽东学院学报(自然科学版)Vol. 16 No. 12009年3月Journal of Eastern Liaoning University(Natural Science【化学工程与材料】癸酸钴和硼酰化钴的热重及差热勺析张德成(朝阳师范高等专科学校,辽宁朝阳122000摘要:文章用热重和差热分析方法对癸酸钴和硼酰化钴进行了分析比较。在140℃以内,二者无明显差别。在140~160℃硼酰化钻的热稳定性优于癸酸钻,后者热分解显著;癸酸钻比硼酰化钻易燃。如果金属-橡胶复合制成品的使用温度较高选择硼酰化钻有利。硼酰化钴在橡胶硫化温度下加热减量较小。在350~700℃范围内两种物质热分解残渣稳定,无进一步分解或氧化现象。关键词:钻盐粘合增进剂;热重分析;差热分析;热稳定性中图分类号:TQ330.38文献标志码:A文章编号:1673-4939(2009)01-0033-03癸酸钴和硼酰化钴钻是子午线轮胎工业、钢芯胶1.2测试过程管工业、钢芯橡胶输送带工业中广泛用使用的粘合热重分析是对样品按指定速度加热,连续测剂,可以大幅度增强子午线轮胎中镀铜钢丝与橡胶定、记录样品的温度和质量。用温度为横坐标,样之间的粘合强度。也用于橡胶-金属复合制品工业品质量保持率百分数为纵坐标作图,所得曲线为热中,例如橡胶减震器中金属与橡胶的粘合、橡胶-重分析( Thermogravimetry,TG)曲线。从该曲线金属密封件中金属与橡胶的粘合、轮胎内胎与气门可以分析样品的质量在不同温度下减小的规律。差嘴的粘合等等。该产品是上世纪八十年代国家科技热分析( Differential Thermal Analysis,DTA)以曲部科技攻关产品,九十年代公开其特性和合成方线来表示样品受热后吸热量或放热量与温度之间关法。由于这种产品用量少作用大2-3,因此其品系。质受到特殊重视。特别是其耐热性质在轮胎中生产1.2.1样品和取样受到特殊重视。文章对子午线轮胎工业中使用最多取完整成品包装袋中保存时间不少于一年的两个品种硼酰化钴和癸酸钴进行热重和差热分(13个月)的样品。取100克样品用玛瑙研钵研析,讨论其热稳定性,为用户选择钴盐粘合增进剂细,四分法对角取样进行测定。品种提供基础实验数据,也为粘合剂生产企业进行1.2.2测试条件产品理化分析提供热分解基础数据。1.2.2.1仪器校正质量温度实行自动校正1.2.2.2气氛和测试温度1.1仪器及材料为了可以与化学分析相比对,测试采用空气气热重及差热综合分析仪, Diamond TG/DTA,氛。这是由于常规灰份和加热减量等化学检验都在美国 Perkin Elmer产品空气气氛中进行,能考察样品的燃烧情况,而氮气癸酸钴,硼酰化钴(不含硅灰石),均为朝阳气氛无此作用。测定温度范围为室温至700℃。市征和化工有限公司湿法产品样品,是国内有1.2.23升温速度代表性的专利产品。根据样品的性质和用量可进行任意设定。升温中国煤化工收稿日期:2008-05-30CNMHG作者简介:张德成(1969—),男,辽宁昌图人,主要从事无机及34辽东学院学报(自然科学版)第16卷过快时可能造成样品内外有温差使反应滞后测试曲质量不发生变化,不发生进一步热分解或氧化。线中峰形变宽或拖后。经试验升温速度采用10℃/2.2.2样品的加热减量min与5℃/min基本相同,因此采用前者。从TG曲线上可以看出,癸酸钴和硼酰化钻的2结果与讨论加热减量在105℃时为1.0%和1.2%。这时的加热减量基本是吸附水挥发所致,数值在产品技术指2.1测试结果标的允许范围内。测试数据说明,在产品保存期内癸酸钻和硼酰化钴的热重和差热分析曲线见图塑料包装袋(0.35毫米高密聚乙烯)的性能完全1和图2能满足产品包装要求。当温度进一步升高时,这两种物质的加热减量开始出现差别,并随着温度的升咝车高差别迅速增大。从试样分解速率曲线(DTG曲将线)上这一点可以看得更清楚。60223试样热分解速率试样的热分解速率指在无限短时间内试样质量DTA减小值与时间的比,即。在有限时间间隔试样的热分解速率为100200300400500600700△WW2-W图1癸酸钻的热量和差热曲线图温度/假设1时刻试样质量为W,T2时刻试样质量为0,4W为△T时间隔内试样质量差值。DG曲TG线表示在某温度下试样的热分解速率(mg/min与温度(℃)之间的关系。图3是癸酸钴和硼酰化钴的DTG曲线。DTA100200300400500600700温度/℃图2硼酰化钴的热重和差热曲线图癸酸钴硼酰化钴22数据分析2.2.1样品的热分解性0.35DTA曲线并非平滑曲线,可知癸酸钴热分解是一个复杂过程,放热峰位于280~300℃。硼酰50100150200250300350400450化钴则在310℃-350℃。硼酰化钻比癸酸钴滞后温度,℃30~50℃。从峰形上看,癸酸钻放热峰尖锐表示图3癸酸钴和硼酰化钴的DTG曲线燃烧迅速;硼酰化钴放热峰较宽大说明燃烧迟缓,从DTG曲线上可以看出,130℃以内两种钴硼酰化钴的热稳定性大于癸酸钴。盐热稳定性基本相同,差别很小。在130~160℃TG曲线也表明硼酰化钴燃烧温度比癸酸钴高硼酰七九牛不大;而癸酸钻在30-50℃。癸酸钴和硼酰化钴的TG曲线在达到最这个一或量急剧增大,特低点后基本为水平线。在350-700℃范围内残渣别是THECNMH的迅速增大对减少第1期张德成:癸酸钻和硼酰化钻的热重及差热分析橡胶气泡不利。癸酸钴在200℃达到第一个分解高生产使用温度不超过140℃的橡胶-金属复合制峰,300℃达到第二个分解髙峰;第二个高峰峰形品,两种钴盐可任选其一。在140℃以上,硼酰化尖峰髙大,说明热分解反应温度范围窄小反应迅钴热稳定性和加热减量明显优于癸酸钴,从热稳定速,是燃烧反应。硼酰化钴的分解高峰分别出现在性和减少橡胶中总挥发分方面考虑选择硼酰化钻有230~250℃和330-350℃,后者也是燃烧反应。利,硼有提高热稳定性的作用。从化学组成上考虑,硼酰化钻与癸酸钻相比,二者参考文献:除硼和钴元素外全由羧酸构成。二条DTG曲线的[1]溥启君,严忠庆,赵忠礼,等钻盐粘合剂系列的特区别是硼酰化钴的两个峰的峰形都偏平宽大,峰位性及其应用[].橡胶工业,1991,38(5):260-在温度较高处。硼酰化钴热分解反应温度范围宽,反应速度缓慢。[2]中国化工学会橡胶专业委员会组织编写.橡胶工业手2.4.3样品的灰分册[M].北京:化学工业出版社,2000[3]梁俐,郭杨钻盐对子午线轮胎帘线胶-镀铜钢丝之癸酸钴TG曲线在300℃以后始终为一条直间粘合力的影响[门].轮胎工业,2001,21(4)线,这时质量百分率为23.07%,与癸酸钻中钻的215质量分数20.52%接近。硼酰化钴在350℃以后也[4]马国华钢丝帘线不同粘合体系应用研究[刀轮胎工始终为一条直线,其质量百分率为29.98%。考虑业,2004,24(8):465-468其中含有硼,这与其硼酰化钻中钴的质量分数23.[5]于颖,宋林.对乐果的分析研究[J]辽东学院学报33%相比是合理的。由于热分解后的残渣不会是纯自然科学版,2006,13(2):69-71金属,因此其质量应比纯金属的质量大。在化学法6]王心满,张洪学,颜乘舟,等湿法钻盐粘合剂的合测试灰分时,样品的灼烧温度可控制在450~500成及其特性[门轮胎工业,2007,27(2):88-90℃范围内,以暗红色为标志。在这段温度范围内分7]颜乘舟,于立珍,王心满,一种合成有机钻盐的工艺解产物稳定,不存在与空气中氧进行进一步反应导方法【P]CNzH00310105264.5,2006.02.2责任编辑:王漓江)致灼烧产物增重的情况。3结论在140℃以内,两种钴盐热稳定性几乎相同。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中国煤化工CNMHG