ГОСТ 26555-85
Резина. Методы определения технического углерода

ГОСТ 26555-85
(СТ СЭВ 4477-84)

Группа Л69

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

РЕЗИНА

Методы определения технического углерода

Rubber. Methods of carbon black content determination

ОКСТУ 2509

Срок действия с 01.01.86
до 01.01.91*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94
Межгосударственного Совета по стандартизации,
метрологии и сертификации (ИУС N 11/12, 1994 год). -
Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

А.А.Донцов, М.А.Закирова, А.А.Лапшова, Б.М.Чаусова, Н.Г.Сацко, В.Г.Шашкова, В.А.Сапронов, Ю.М.Сташенко, Р.А.Игнатьева

ВНЕСЕН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

Член Коллегии Ю.В.Павленко

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 3 июня 1985 г. N 1561

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 16.07.90 N 2198 с 01.01.91

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 11, 1990 год


Настоящий стандарт устанавливает методы определения технического углерода в резиновых смесях, резинах, резиновых и резинометаллических изделиях, прорезиненных тканях (далее - резинах):

А (пиролитический) - для резин на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного каучуков с содержанием нитрила акриловой кислоты не более 30% (по массе), этиленпропиленовых сополимеров и соответствующих терполимеров, силоксановых, фторсилоксановых, акрилатных, карбоксилатных и бутилкаучуков (за исключением резин смоляной вулканизации).

Метод А не применяют к резинам на основе хлорсодержащих полимеров, бутадиеннитрильных полимеров с содержанием нитрила акриловой кислоты более 30% (по массе), а также содержащих ингредиенты, которые могут привести к образованию углеродистого остатка в процессе пиролиза;

В (окислительного разложения азотной кислотой) - для резин на основе галогенсодержащих полимеров и каучуков, указанных для пиролитического метода, за исключением бутилкаучуков, хлорсульфированного полиэтилена и фторкаучуков;

С (окислительного разложения гидроперекисью третичного бутила) - для резин, содержание технического углерода в которых указанными методами определить затруднительно, например, резин на основе хлорсульфированного полиэтилена и фторкаучуков.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ПИРОЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

1. ПИРОЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

1.1. Сущность метода

Сущность метода заключается в пиролизе полимерной основы резины в потоке инертного газа при заданной температуре, последующем сжигании технического углерода на воздухе или в кислороде и вычислении массовой доли технического углерода.

1.2. Метод отбора образцов

Из разных мест, отобранных для испытания резин, вырубают или вырезают пробу массой от 1 до 5 г и измельчают на кусочки размером не более 2х2х2 мм.

На резинометаллических изделиях резину срезают ножом или скальпелем. Образцы резинотканевых изделий помещают для набухания в течение 5-10 ч на решетку эксикатора, нижняя часть которого выполнена хлороформом. После этого резиновый слой отделяют от ткани, выдерживают в вытяжном шкафу от 20 до 30 мин для удаления растворителя и сушат в сушильном шкафу при температуре (105±3) °С до постоянной массы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3. Аппаратура, реактивы и растворы

Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.

Установка для проведения пиролиза (чертеж), обеспечивающая температуру электрической трубчатой печи 500-1000 °С с погрешностью ±50 °С и состоящая из:

Схема установки для пиролиза

1 - реометр; 2 - поглотительная склянка с раствором пирогаллола;
3 - поглотительная склянка с серной кислотой; 4 - поглотительная склянка с хлористым кальцием;
5 - платиновая или кварцевая лодочка; 6 - электропечь; 7 - кварцевая или фарфоровая трубка;
8 - поглотительная склянка с ксилолом

кварцевой или фарфоровой трубки, длина и диаметр которой определяются размерами печи;

установки для очистки газа, состоящей из трех последовательно соединенных поглотительных склянок типа Дрекселя;

реометра по ГОСТ 9932-75 для измерения расхода газов с погрешностью ±0,5 см/мин;

лодочки платиновой по ГОСТ 6563-75 или кварцевой.

Прибор для экстракции по ГОСТ 24576-81.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-88*, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 24104-2001, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Часы электрические вторичные показывающие по ТУ 25-07-1503-82 с погрешностью хода ±60 с за 24 ч.

Термометр стеклянный по ГОСТ 28498-90 с диапазоном измерения от минус 50 до плюс 50 °С и ценой деления 1 °С.

Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (100±3) °С.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82.

Холодильник стеклянный лабораторный по ГОСТ 25336-82.

Колбы конические стеклянные по ГОСТ 25336-82, вместимостью 100 см.

Стекло часовое.

Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74, 2-й класс точности, вместимостью 100 и 500 см.

Кальций хлористый, безводный.

Пирогаллол.

Калия гидроокись по ГОСТ 24363-80.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, плотностью 1,84 г/см.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

Хлороформ.

Ксилол.

Азот газообразный по ГОСТ 9293-74 с объемной долей основного вещества не менее 99,9% и кислорода не более 0,05%.

Двуокись углерода газообразная по ГОСТ 8050-85 с объемной долей основного вещества не менее 99,9%.

Кислород газообразный по ГОСТ 5583-78 с содержанием основного вещества не менее 99,8%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Для испытаний применяют реактивы квалификации ч.д.а.

Линейка измерительная по ГОСТ 427-75 с ценой деления 1 мм.

Поглотительная склянка по ГОСТ 25336-82.

Бумага универсальная индикаторная.

Допускается применять другие средства измерения с соответствующими диапазонами измерений и погрешностями, не более указанных.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4. Подготовка к испытанию

1.4.1. Приготовление растворов

Смешивают 21 г пирогаллола, растворенного в 30 см воды при температуре (50±1) °С с 150 г гидроокиси калия в 450 см воды.

Смешивают 300 см ацетона с 700 см хлороформа.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4.2. Экстрагирование проб

Экстрагированию подвергают резины, содержащие в рецептуре смолы и битумы. Для резин используют хлороформ или смесь ацетона с хлороформом, а для резиновых смесей - ацетон.

От пробы, полученной по п.1.2, берут навеску массой от 1 до 5 г, помещают в предварительно взвешенную колбу для экстрагирования. В колбу заливают 30-50 см растворителя и кипятят с обратным холодильником. Растворитель меняют каждые 40-60 мин.

Полноту экстрагирования проверяют на часовом стекле по отсутствию пятна при нанесении капли экстракта. Затем пробу сушат при температуре 70-80 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.

Массовую долю экстрагируемых веществ () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса колбы с резиной до экстрагирования, г;

- масса колбы с резиной после экстрагирования, г;

- масса навески резины, г.

1.4.3. При анализе резин неизвестного состава определяют тип полимера по ГОСТ 24974-81.

1.4.4. Подготовка установки

1.4.4.1. Поглотительные склянки заполняют растворами пирогаллола в гидроокиси калия, серной кислотой и хлористым кальцием соответственно.

1.4.4.2. Кварцевую или платиновую лодочку прокаливают при температуре (850±50) °С до постоянной массы.

1.5. Проведение испытания

1.5.1. Нагревают трубчатую печь до температуры пиролиза, выбранной в зависимости от состава резины по таблице.

Тип полимера и природа наполнителя	Температура, °С	Скорость газа, см/мин	Продолжительность пребывания в горячей зоне печи, мин
Натуральный, изопреновый, бутадиеновый, бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, акрилатные, карбоксилатные, бутилкаучуки, силоксановые каучуки, сополимеры этиленпропилена и соответствующих терполимеров	850±50	180-200	12-18
Те же, наполненные мелом или каолином	550±50	90-100	22-28

1.5.2. От пробы, подготовленной по п.1.4.2, берут навеску в количестве от 0,1 до 0,5 г и взвешивают в лодочке.

1.5.1, 1.5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.5.3. Лодочку с навеской помещают у входа в трубку для сжигания на расстоянии 1-2 см от печи.

1.5.4. Закрывают трубку пробкой с устройством для ввода газа и пропускают азот или двуокись углерода в течение 3-5 мин со скоростью, выбранной по таблице. Скорость подачи газа измеряют реометром.

1.5.5. Лодочку постепенно в течение 4-6 мин продвигают перемещением трубки до середины печи в горячую зону и оставляют там до окончания пиролиза, поддерживая при этом постоянную скорость прохождения газа. Продолжительность пребывания навески в горячей зоне приведена в таблице.

1.5.6. По окончании пиролиза лодочку перемещают в холодную часть трубки и охлаждают 5-10 мин при той же скорости газа. Продукты пиролиза через поглотительную склянку, заполненную ксилолом, отводят в вытяжной шкаф.

1.5.7. Лодочку осторожно извлекают из холодной части трубки, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.

1.5.8. Проводят окисление технического углерода по одному из способов:

способ 1. Лодочку вновь помещают в холодную зону трубки для пиролиза. Трубку закрывают пробкой с устройством для ввода кислорода, пропускают кислород со скоростью 50-80 см/мин и, продвигая трубку с лодочкой в горячую зону печи в течение 4-6 мин, выжигают углерод при температуре (850±50) °С;

способ 2. Лодочку помещают в муфельную печь, нагретую до температуры (550±50) °С, и выжигают углерод.

О полноте выжигания судят по отсутствию черных частиц углерода.

1.5.9. Лодочку с оставшейся в ней минеральной частью вынимают из печи, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.

1.6. Обработка результатов

1.6.1. Массовую долю технического углерода () в процентах при пиролизе неэкстрагированной резины вычисляют по формуле

,

где - масса лодочки с навеской после пиролиза, г;

- масса лодочки с минеральной частью, г;

- масса неэкстрагированной резины, г.

1.6.2. Массовую долю технического углерода () в процентах при пиролизе экстрагированных резин вычисляют по формуле

,

где - масса лодочки с навеской после пиролиза, г;

- масса лодочки с минеральной частью, г;

- масса экстрагированной резины, г;

- массовая доля экстрагируемых веществ, определенная по п.1.4.2, %.

Результат округляют до первого десятичного знака.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.6.3. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

Если результат испытания отклоняется от среднего арифметического более чем на 5% с доверительной вероятностью 95%, испытание повторяют вновь на том же количестве образцов.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.6.4. Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:

дату испытания;

марку резины и номер партии;

наименование метода испытания;

количество испытанных образцов;

массовую долю технического углерода в резине;

обозначение настоящего стандарта.

2. МЕТОД ОКИСЛЕНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

2.1. Сущность метода

Сущность метода заключается в окислении полимерной части резины концентрированной азотной кислотой, отделении неразложившегося технического углерода, который определяют гравиметрически после выжигания на воздухе при температуре (550±50) °С.

2.2. Метод отбора образцов

Отбор образцов - по п.1.2.

2.3. Аппаратура, реактивы и растворы

Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.

Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (150±5) °С.

Часы электрические вторичные показывающие по ТУ 25-07-1503-82 с погрешностью хода ±60 с за 24 ч.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-88, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.

Термометр ртутный лабораторный стеклянный по ГОСТ 28498-90 с пределами измерения 0-200 °С и ценой деления 1,0 °С.

Баня водяная.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82.

Колба Бунзена по ГОСТ 25336-82.

Стаканы стеклянные по ГОСТ 25336-82, вместимостью 100-150 см.

Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74, 2-й класс точности, вместимостью 50 и 100 см.

Стекло часовое.

Насос водоструйный по ГОСТ 25336-82.

Тигли Гуча по ГОСТ 9147-80 N 1 (диаметром 25-40 мм) или N 2 (диаметром 35-45 мм).

Асбест или стекловата для приготовления вкладышей в тигли Гуча.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, плотностью 1,4 г/см.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, массовая доля 2%.

Ацетон по ГОСТ 2603-79.

Хлороформ.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Для испытаний применяют реактивы квалификации ч.д.а.

Допускается применять другие средства измерения с соответствующими диапазонами измерений и погрешностями не более указанных.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4. Подготовка к испытанию

2.4.1. Экстрагируют резины всех типов по п.1.4.2.

2.4.2. Смешивают 300 см ацетона с 700 см хлороформа.

2.5. Проведение испытаний

2.5.1. От пробы, приготовленной по п.1.4.2, берут навеску резины массой от 0,3 до 0,5 г, помещают в стакан вместимостью 100-150 см, наливают 20 см азотной кислоты, нагретой до температуры 50-60 °С, накрывают часовым стеклом и выдерживают при температуре (23±2) °С 10-12 ч. Затем добавляют еще 20 см азотной кислоты, помещают на водяную баню и выпаривают. Разложение считают законченным, если на поверхности не появляются пузырьки или пена. Допускается выпаривание досуха. Разложение ведут до исчезновения в стакане кусочков резины. Если резина не разложилась, операцию повторяют.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.5.2. После выпаривания кислоты к остатку добавляют еще 25 см азотной кислоты, содержимое тщательно перемешивают стеклянной палочкой, переносят на фильтр тигля Гуча с вкладышем, предварительно прокаленный в течение (60±10) мин при температуре (550±50) °С в муфельной печи, и взвешивают. Фильтруют с помощью водоструйного насоса. Остаток на фильтре промывают азотной кислотой до обесцвечивания промывных вод. Затем отсоединяют колбу Бунзена от водоструйного насоса, фильтрат отбрасывают. Остаток на фильтре промывают водой (175±25) см, нагретой до температуры 40-70 °С, для удаления следов азотной кислоты (до нейтральной реакции промывной воды по универсальной индикаторной бумаге).

2.5.3. Фильтрат отбрасывают и остаток на фильтре трижды промывают порциями по 10 см ацетона, затем смесью ацетона с хлороформом.

2.5.4. Тигель с остатком выдерживают в сушильном шкафу при температуре (150±5) °С до постоянной массы, затем охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.

2.5.2-2.5.4. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.5.5. Муфельную печь нагревают до температуры (550±50) °С, переносят в нее тигель и выдерживают до полного выжигания углерода, затем тигель охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и снова взвешивают.

2.6. Обработка результатов

Обработка результатов - по п.1.6. Массовую долю технического углерода () в процентах вычисляют по формуле

,

где - масса тигля с навеской после выдержки в термостате, г;

- масса тигля с навеской после выдержки в муфельной печи, г;

- масса экстрагированной резины, г;

- массовая доля экстрагируемых веществ, определенная по п.1.4.2, %.

Протокол испытаний - по п.1.6.4.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. МЕТОД ОКИСЛЕНИЯ ГИДРОПЕРЕКИСЬЮ ТРЕТИЧНОГО БУТИЛА

3.1. Сущность метода

Сущность метода заключается в окислении полимерной части резины после предварительного набухания в -дихлорбензоле при температуре (125±5) °С гидроперекисью третичного бутила, отделении неразложившегося технического углерода и его гравиметрическом определении после выжигания на воздухе при температуре (550±50) °С.

3.2. Метод отбора образцов

Отбор образцов - по п.1.2.

3.3. Аппаратура, реактивы и растворы

Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.

Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (150±5) °С.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-88, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.

Часы электрические вторичные показывающие по ТУ 25-07-1503-82 с погрешностью хода ±60 с за 24 ч.

Электроплитка закрытого типа.

Термометр ртутный лабораторный стеклянный по ГОСТ 28498-90 с пределами измерения 0-150 °С и ценой деления 1,0 °С.

Насос водоструйный по ГОСТ 25336-82.

Тигли Гуча по ГОСТ 9147-80 N 1 (диаметром 25-40 мм) или N 2 (диаметром 35-45 мм).

Асбест или стекловата для приготовления вкладышей в тигли Гуча.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82.

Холодильник стеклянный лабораторный по ГОСТ 25336-82.

Колбы Бунзена по ГОСТ 25336-82.

Цилиндр мерный по ГОСТ 1770-74, 2-й класс точности, вместимостью 50 см.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, плотностью 1,4 г/см.

Кислота соляная, раствор, массовая доля 2%.

-дихлорбензол.

Толуол по ГОСТ 5789-78.

Гидроперекись третичного бутила.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Для испытания применяют реактивы квалификации ч.д.а.

Допускается применять другие средства измерения с соответствующими диапазонами измерений и погрешностями, не более указанных.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.4. Подготовка к испытанию

Подготовка к испытанию - по п.2.4.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.5. Проведение испытания

3.5.1. От пробы, приготовленной по п.1.4.2, берут навеску резины массой от 0,3 до 0,5 г, помещают в коническую колбу с боковым отводом, содержащую 20 г -дихлорбензола.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.5.2. Колбу помещают на электрическую плитку, соединяют с обратным холодильником, в боковой отвод вводят термометр так, чтобы его конец находился в смеси.

3.5.3. Колбу со смесью осторожно нагревают до образования белых паров и при температуре (125±5) °С выдерживают в течение 60-90 мин.

3.5.4. Затем смесь охлаждают до температуры 80-90 °С, через холодильник медленно добавляют 10 см гидроперекиси третичного бутила и осторожно нагревают в течение 50-60 мин. При добавлении гидроперекиси третичного бутила электроплитка должна быть выключена.

3.5.5. Смесь охлаждают и выдерживают в течение 1-2 ч. При полном разложении резины технический углерод осаждается на дне колбы и раствор становится прозрачным. При неполном разложении резины необходимо повторить испытание на новой навеске резины, увеличивая на 50% время обработки.

3.5.6. К охлажденной до температуры 50-60 °С смеси медленно через холодильник добавляют 100-200 см толуола.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.5.7. Содержимое колбы переносят на фильтр тигля Гуча с вкладышем, предварительно прокаленного в течение (60±10) мин при температуре (550±50) °С в муфельной печи и взвешенного. Фильтруют с помощью водоструйного насоса.

При прилипании технического углерода к стенкам колбы его снимают с помощью стекловаты и помещают в тигель.

3.5.8. Остаток на фильтре три раза промывают толуолом по 10 см. Колбу Бунзена отсоединяют от водоструйного насоса, фильтрат отбрасывают.

3.5.9. Остаток на фильтре промывают три раза ацетоном по 10 см, фильтрат отбрасывают. Далее испытание проводят по пп.2.5.4, 2.5.5.

3.6. Обработка результатов

Обработка результатов - по п.2.6.

Протокол испытаний - по п.1.6.4.

3.5.9, 3.6. (Измененная редакция, Изм. N 1).