Bestimmung der Säurezahl, der Hydroxylzahl undder Isocyanate in Rohstoffen zur Herstellungvon Kunststoffen durch automatischepotentiometrische Titration

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Application Bulletin
Von Interesse für:   Allgemein analytische Laboratorien; Organische Chemie;                  A 1, 3, 6
                     Kunststoffe




  Bestimmung der Säurezahl, der Hydroxylzahl und
    der Isocyanate in Rohstoffen zur Herstellung
       von Kunststoffen durch automatische
             potentiometrische Titration

Zusammenfassung
                     Die Bestimmung der Säurezahl, der Hydroxylzahl und der Isocyanate spielt bei der
                     Untersuchung von Rohmaterialien für Kunststoffe eine wichtige Rolle. Das vorlie-
                     gende Bulletin beschreibt die Bestimmung dieser Kennzahlen mittels automatischer
                     potentiometrischer Titration.


Geräte und Zubehör

                     • SET/MET-Titrino 702, DMS-Titrino 716, GP-Titrino 736, GPD-Titrino 751 oder
                       DMP-Titrino 785 oder
                       Titroprocessor 796 mit Dosino 700 oder Dosimat 685
                     • Magnetrührer 2.728.0040
                     • Wechseleinheiten 6.3014.XX3
                     • LL-Solvotrode 6.0229.100 [Bezugselektrolyt: Tetraethylammoniumbromid
                       c(TEABr) = 0,4 mol/L in Ethylenglykol, Metrohm Nr. 6.2320.000] mit Elektroden-
                       kabel 6.2104.020


1. Bestimmung der Säurezahl

Reagenzien

                     • Titriermittel: Kalilauge, c(KOH) = 0,05 mol/L in Methanol, CO2-frei
                     • Lösungsmittel A:
                       Methanol : dest. Wasser = 3 : 1 (Volumenverhältnis)
                     • Lösungsmittel B:
                       Ethanol : Toluol = 1 : 1 (Volumenverhältnis)
                     • Benzoesäure, p.a. für die Titerbestimmung
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Analyse
              30 ... 50 g Probe werden in ein Becherglas eingewogen und mit 50 mL Lösungsmit-
              tel versetzt. Hierbei soll eine homogene Mischung entstehen. Vorzugsweise wird
              Lösungsmittel A verwendet. Mischt sich die Probe damit allerdings nicht, ist Lö-
              sungsmittel B zu verwenden (Vorversuche). In diesem Fall kann die Mischung auch
              erwärmt werden, um die Löslichkeit zu verbessern. Die Probe wird dann im MET-
              Modus langsam mit c(KOH) = 0,05 mol/L titriert.
              In gleicher Weise ist der Blindwert des verwendeten Lösungsmittels zu bestimmen.
              Dieser Blindwertverbrauch wird als Common Variable C31 im Titrator gespeichert.
              Nach beendeter Titration spült man die Solvotrode mit Ethanol und dest. Wasser.
              Bei Nichtgebrauch (z.B. über Nacht) wird die Elektrode in dest. Wasser aufbewahrt.


Berechnung
              Die Säurezahl wird in mg KOH / g Probe angegeben.

              Säurezahl = (EP1 – C31) * C01 * C02 / C00

              EP1   =   Titriermittelverbrauch in mL
              C00   =   30 ... 50 (Probeneinwaage in g)
              C01   =   2,8 [= c(KOH) in mol/L * M(KOH) in g/mol = 0,05 * 56,1]
              C02   =   Titer des Titriermittels (kann mit Benzoesäure bestimmt werden)
              C31   =   Blindwertverbrauch in mL


2. Bestimmung der Hydroxylzahl

Reagenzien

              • Titriermittel: Natronlauge, c(NaOH) = 1 mol/L
              • Reaktionslösung: c(Phthalsäureanhydrid) = 1 mol/L in wasserfreiem Pyridin
              • Lösungsmittel: Pyridin, p.a., wasserfrei und dest. Wasser


Analyse
              Ca. 2 g Probe werden in einen Erlenmeyerkolben mit Normschliff eingewogen und
              in 20,0 mL Reaktionslösung gelöst. Man setzt einen Rückflusskühler auf und erhitzt
              für 45 min auf 130 °C. Nach dem Abkühlen wird der Kühler dreimal mit je 10 mL
              Pyridin und dann dreimal mit je 10 mL dest. Wasser in den Erlenmeyerkolben ge-
              spült. Die entstandene Phthalsäure wird anschliessend mit c(NaOH) = 1 mol/L ti-
              triert.
              Anhand einer Blindprobe, die in gleicher Weise behandelt und titriert wird, bestimmt
              man den Titriermittelverbrauch für Reaktionslösung und Lösungsmittel. Dieser
              Blindwertverbrauch wird als Common Variable C31 im Titrator gespeichert.
              Bei den Titrationen arbeitet man mit einem Startvolumen, das für die Probe ca.
              20 mL, für den Blindwert ca. 35 mL beträgt.
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Berechnung
              Die Hydroxylzahl wird in mg KOH / g Probe angegeben.

              Hydroxylzahl = (C31 – EP1) * C01 / C00

              EP1   =   Titriermittelverbrauch in mL
              C00   =   ca. 2 (Probeneinwaage in g)
              C01   =   56,1 [= c(NaOH) in mol/L * M(KOH) in g/mol]
              C31   =   Blindwertwertverbrauch in mL


Bemerkungen

              • Die Probe muss vor dem Aufheizen vollständig gelöst sein.
              • Bei Hydroxylzahlen zwischen 100 und 350 wird die Säurezahl – sofern sie grös-
                ser als 0,5 ist – zur Hydroxylzahl addiert.
              • Eine Alternativmethode (ohne Erhitzung der Probe) wird in der Norm ASTM E
                222-94, Methode C beschrieben.


3. Bestimmung der Isocyanate (CNO)

Reagenzien

              • Titriermittel: Salzsäure, c(HCl) = 1 mol/L in Methanol
              • Reaktionslösung: c(Dibutylamin) = 1 mol/L in Toluol
              • Lösungsmittel: Toluol, p.a. und Methanol, p.a.


Analyse
              Ca. 2 g Probe werden in einen Erlenmeyerkolben mit Normschliff eingewogen und
              in 30 mL Toluol gelöst (eventuell leicht erwärmen). Man gibt 20,0 mL Reaktionslö-
              sung zu, verschliesst den Kolben und lässt dann 10 min auf dem Magnetrührer re-
              agieren. Anschliessend wird mit 30 mL Methanol versetzt und das überschüssige
              Dibutylamin mit c(HCl) = 1 mol/L zurücktitriert.
              Anhand einer Blindprobe, die in gleicher Weise behandelt und titriert wird, bestimmt
              man den Titriermittelverbrauch für Reaktionslösung und Lösungsmittel. Dieser
              Blindwertverbrauch wird als Common Variable C31 im Titrator gespeichert.


Berechnung
              % CNO = (C31 – EP1) * C01 * C02 / C00

              EP1   =   Titriermittelverbrauch in mL
              C00   =   ca. 2 (Probeneinwaage in g)
              C01   =   42,0 [= c(HCl) in mol/L * M(CNO) in g/mol]
              C02   =   0,1 (Umrechnungsfaktor für %)
              C31   =   Blindwertverbrauch in mL
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Literatur

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                Standard Test Methods for Polyurethane Raw Materials. Determination of Acid
                and Alkalinity Numbers of Polyols.
              • ASTM E 222-94
                Standard Test Methods for Hydroxyl Groups Using Acetic Anhydride Acetylation.
              • DIN 16945 (1976)
                Reaktionsharze, Reaktionsmittel und Reaktionsharzmassen – Prüfverfahren.
              • DIN 53188 (1975)
                Anstrichstoffe – Epoxidharze – Prüfung.
              • ISO 2114:1996
                Plastics – Unsaturated polyester resins – Determination of partial acid value and
                total acid value.
              • ISO 2554:1997
                Plastics – Unsaturated polyester resins – Determination of hydroxyl value.
              • J. G. Pritchard, Y. L. Lang Fung Chung
                Determination of vicinal hydroxyl groups in polyvinylalcohol
                Talanta 23 (1976) 237–239.
              • R. Kerker, M. Störi
                Simultanbestimmung von Hydroxyl- und Epoxidgruppen in Epoxidharzen
                Chimia 33 (1979) 84–87.
              • S. L. Wellons, M. A. Carey, D. K. Elder
                Determination of hydroxyl content of polyurethane polyols
                Anal. Chem. 52 (1980) 1374–1376.


Abbildungen
               'pa
              736 GP Titrino          04268   736.0011
              date 99-11-09       time 14:03        12
              MET U                    SZ
              parameters
              >titration parameters
                V step                 0.10 ml
                titr.rate              max. ml/min
                signal drift             15 mV/min
                equilibr.time            43 s
                start V:                OFF
                pause                    60 s
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                stop V                    5 ml
                stop U                  OFF mV
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                EP recognition:    greatest
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                activate pulse:         OFF
                        ============

              Abb. 1: Parametereinstellungen am GP-Titrino 736 für die Bestimmung der Säu-
                      rezahl.
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               'fr
              736 GP Titrino          04268  736.0011
              date 99-11-09       time 14:03       12
              U(init)           7 mV MET U         SZ
              smpl size   14.2055 g
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              stop V reached
                        ============


               'cu
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              2.0 ml/div      dU=100.0 mV/div




                        ============

              Abb. 2: Resultatblock und Titrationskurve für die Bestimmung der Säurezahl in
                      einem Rohmaterial;
                      AVG(3) = 0,378 ± 0,001 mg KOH / g Probe.


               'pa
              736 GP Titrino          04268   736.0011
              date 99-11-08       time 09:10         1
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                V step                 0.10 ml
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                start V                  20 ml
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                activate pulse:         OFF
                        ============

              Abb. 3: Parametereinstellungen für die Bestimmung der Hydroxylzahl und der
                      Isocyanate.
                                 Application Bulletin                            Nr. 200/2 d
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               'fr
              736 GP Titrino          04268  736.0011
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              stop V reached
                        ============


               'cu
              736 GP Titrino          04268   736.0011
              date 99-11-08       time 09:10         1
              start V     20.000 ml MET U         OH-Z
              2.0 ml/div      dU=100.0 mV/div




                         ============

              Abb. 4: Resultatblock und Titrationskurve für die Bestimmung der Hydroxylzahl in
                      einem Rohmaterial;
                      AVG(3) = 333,5 ± 0,5 mg KOH / g Probe.
                                 Application Bulletin                            Nr. 200/2 d
Bestimmung der Säurezahl, der Hydroxylzahl und der Isocyanate                         Seite 7
               'fr
              736 GP Titrino          04268  736.0011
              date 99-11-10       time 10:23        1
              U(init)        -115 mV MET U        CNO
              smpl size    2.0754 g
              EP1           4.008 ml           271 mV
              CNO           30.96 %
              stop V reached
                        ============


               'cu
              736 GP Titrino          04268   736.0011
              date 99-11-10       time 10:23         1
              start V      0.000 ml MET U          CNO
              2.0 ml/div      dU=100.0 mV/div




                        ============

              Abb. 5: Resultatblock und Titrationskurve für die Bestimmung der Isocyanate in
                      einem Rohmaterial;
                      AVG(3) = 31,09 ± 0,09 % CNO.

				
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posted:9/20/2012
language:Latin
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Description: Nr. 200/2 d Application Bulletin