ГОСТ 19816.2-74 Каучук синтетический. Метод определения меди, железа и титана

Условия применения по стандарту

ГОСТ 19816.2-74 устанавливает метод определения массовой доли меди, железа и титана в синтетических каучуках всех типов, кроме каучуков на основе кремнийорганических соединений.

Метод предназначен для лабораторного контроля содержания указанных металлов в каучуках и может применяться для высокомолекулярных и низкомолекулярных материалов с учётом правил отбора и подготовки проб.

Сущность метода

Метод основан на озолении каучука, растворении минеральной части в кислоте, отделении меди от железа и титана избытком аммиака и последующем колориметрическом определении массовой доли металлов.

• медь определяют по реакции с диэтилдитиокарбаматом натрия;
• железо определяют по реакции с сульфосалициловой кислотой;
• титан определяют по реакции с перекисью водорода.

Отбор и подготовка проб

Отбор и подготовку проб высокомолекулярных каучуков проводят по ГОСТ 27109-86. Для низкомолекулярных каучуков применяют нормативно-техническую документацию на конкретные виды каучуков.

Навеска и озоление

Для анализа берут (5,0 ± 0,1) г каучука с погрешностью взвешивания не более 0,02 г.

• Высокомолекулярный каучук заворачивают в беззольный фильтр и помещают в платиновую или фарфоровую чашку либо тигель.
• Низкомолекулярный каучук помещают в чашку и накрывают кружком беззольного фильтра по диаметру чашки.

Подготовленную пробу сжигают в муфельной печи при температуре 550–600 °C до прекращения выделения паров при полуоткрытом глазке дверцы печи.

Допускается использовать золу, полученную по ГОСТ 19816.4-74.

Особенности подготовки золы

• При анализе каучуков каталитической полимеризации содержимое чашки или тигля прокаливают до исчезновения чёрных точек в золе.
• К золе добавляют (2,0 ± 0,1) г бисульфата калия и повторно сплавляют в муфельной печи. Сплавление считают завершённым через 5–10 мин, когда содержимое становится жидким и прозрачным.
• Если сплав остаётся непрозрачным, добавляют ещё 2–3 г бисульфата калия и продолжают сплавление.
• При анализе эмульсионных каучуков к обуглившемуся остатку добавляют по 1 см³ раствора азотнокислого магния с массовой долей 20 %, упаривают и повторно прокаливают до получения белого осадка.

Аппаратура, реактивы и растворы

Основная аппаратура

• муфельная печь с термопарой и диапазоном температуры от 0 до 600 °C;
• фотоэлектроколориметр или спектрофотометр;
• лабораторные весы;
• электроплитка с закрытым обогревом или песчаная баня;
• платиновые или фарфоровые тигли и чашки вместимостью 40–100 см³;
• стаканы, делительные воронки, мерные колбы, цилиндры, бюретки, пипетки;
• беззольные фильтры «белая лента» диаметром 90 мм.

Основные реактивы

• калий сернокислый кислый (бисульфат) или калия пиросульфат;
• азотнокислый магний, раствор с массовой долей 20 %;
• серная кислота: концентрированная и растворы 0,001; 0,01 и 3 моль/дм³;
• азотная кислота;
• сульфосалициловая кислота, раствор с массовой долей 25 %;
• водный аммиак: концентрированный, а также растворы с массовой долей 10 % и 1 %;
• диэтилдитиокарбамат натрия или цинка, раствор с массовой долей 0,1 %;
• хлороформ или четырёххлористый углерод;
• перекись водорода, раствор с массовой долей 3 %;
• дистиллированная вода;
• растворы, содержащие Cu, Fe³⁺ и Ti, приготовленные по ГОСТ 4212-76;
• индикаторная бумага «конго красная»;
• сульфат аммония;
• диоксид титана.

Подготовка контрольных растворов

Контрольный раствор меди

Пипеткой отбирают 10 см³ раствора, содержащего медь, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и разбавляют 0,001 н. раствором серной кислоты до метки. 1 см³ полученного раствора содержит 0,00001 г меди.

Контрольный раствор железа

Пипеткой отбирают 25 см³ раствора, содержащего Fe³⁺, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³ и разбавляют 0,01 н. раствором серной кислоты до метки. 1 см³ раствора содержит 0,00005 г железа.

Контрольный раствор титана

Для приготовления раствора титана (0,1670 ± 0,0002) г диоксида титана помещают в стакан, добавляют 8,5–9,0 г сульфата аммония и 30 см³ концентрированной серной кислоты и нагревают до полного растворения. Затем раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³, содержащую 200–300 см³ воды, и доводят объём до метки. 1 см³ раствора содержит 0,0001 г титана.

Допускается использовать контрольный раствор титана по ГОСТ 4212-76 с тем же содержанием титана.

Проведение анализа

Получение раствора для анализа

В охлаждённую чашку с золой наливают 20 см³ 3 н. раствора серной кислоты и нагревают до полного растворения осадка. Затем содержимое переносят в стакан вместимостью 250 см³, смывая стенки порциями дистиллированной воды по 5 см³.

В раствор добавляют 2 см³ концентрированной азотной кислоты и нагревают до кипения. После охлаждения помещают кусочек бумаги конго красной и прибавляют по каплям концентрированный аммиак до изменения окраски бумаги из синей в красную. Затем добавляют ещё 1 см³ аммиака и кипятят раствор 1–2 мин.

После охлаждения осадок гидроокисей железа и титана отфильтровывают, а фильтрат собирают в делительную воронку вместимостью 250 см³. Осадок промывают 5–6 раз раствором аммиака с массовой долей 1 % порциями по 5 см³.

Определение массовой доли меди

В делительную воронку с фильтратом добавляют 5 см³ раствора диэтилдитиокарбамата натрия с массовой долей 0,1 %, закрывают воронку и энергично встряхивают 2 мин. Затем добавляют 15 см³ хлороформа или четырёххлористого углерода и экстрагируют окрашенный комплекс, встряхивая 4 мин.

После разделения слоёв нижний слой сливают в мерную колбу вместимостью 25 см³. Повторную экстракцию проводят 10 см³ того же органического растворителя при встряхивании 2 мин. Нижний слой снова сливают в ту же колбу и доводят объём до метки.

Полученный экстракт перемешивают и через 5 мин фотометрируют:

• в фотоэлектроколориметре с синим светофильтром, область пропускания 400–480 нм;
• или на спектрофотометре при длине волны 440 нм.

Толщина поглощающего слоя жидкости — 50 мм. Для сравнения используют дистиллированную воду.

Контрольный анализ по меди

Контрольный анализ проводят при использовании новой партии реактивов. Для этого сжигают беззольный фильтр и повторяют все операции с теми же количествами реактивов и воды, но без каучука. Фотометрирование выполняют при тех же условиях, что и для анализируемого раствора.

Определение массовой доли железа

Фильтр с осадком гидроокисей железа и титана помещают в тот же стакан, где проводилось осаждение, и приливают 50 см³ 3 н. раствора серной кислоты. Содержимое нагревают до полного растворения осадка.

Горячий раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 100 см³, промывая фильтр холодной водой. После охлаждения до комнатной температуры объём доводят до метки и перемешивают.

Аликвотную часть раствора 10–50 см³ в зависимости от содержания железа переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют кусочек бумаги конго красной и медленно вводят раствор аммиака с массовой долей 10 % до сине-сиреневой окраски бумаги. Затем добавляют:

• 5 см³ раствора сульфосалициловой кислоты с массовой долей 25 %;
• 10 см³ раствора аммиака с массовой долей 10 %.

Смесь доводят водой до метки, перемешивают и через 5 мин фотометрируют с синим светофильтром 400–480 нм или на спектрофотометре при длине волны 440 нм. Толщина слоя — 50 мм.

Контрольный анализ по железу

Контрольный анализ выполняют при новой партии реактивов. Все операции повторяют с теми же количествами реактивов и воды, что и при основном анализе, но без введения исследуемой пробы.

Определение массовой доли титана

Аликвотную часть раствора 20–50 см³ в зависимости от содержания титана переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и добавляют 5 см³ раствора перекиси водорода. Объём доводят до метки водой, закрывают пробкой, перемешивают и фотометрируют с синим светофильтром 400–480 нм в кювете с толщиной слоя 50 мм.

Для сравнения в кювету наливают дистиллированную воду.

Построение градуировочных графиков

Для меди

Готовят окрашенный экстракт контрольного раствора меди и затем отбирают 5,0; 10; 15; 20 и 25 см³ этого раствора в мерные колбы вместимостью 25 см³. Объём доводят хлороформом или четырёххлористым углеродом до метки и фотометрируют. По оси ординат откладывают показания прибора за вычетом контрольного анализа, по оси абсцисс — количество меди в граммах.

Для железа

В мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят по 20 см³ воды и 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 см³ контрольного раствора железа. После добавления аммиака и сульфосалициловой кислоты растворы доводят до метки и фотометрируют. График строят по массе железа и соответствующим показаниям прибора.

Для титана

В пять мерных колб вместимостью 100 см³ вводят 1,0; 5,0; 10,0; 15,0 и 20,0 см³ контрольного раствора титана и по 5 см³ раствора перекиси водорода. После доведения объёма до метки и перемешивания выполняют фотометрирование и строят график по количеству титана и оптической плотности.

Обработка результатов

Массовую долю меди, железа и титана вычисляют по формулам стандарта на основании:

• количества металла, найденного по градуировочному графику;
• массы навески каучука;
• объёма раствора, взятого для фотометрирования;
• коэффициента разбавления пробы.

Нормы расхождения между параллельными определениями

Чувствительность метода

Протокол испытания

Результаты испытаний записывают в протокол, который должен содержать:

• наименование предприятия-изготовителя или его товарный знак;
• марку каучука;
• номер партии;
• массовую долю меди;
• массовую долю железа;
• массовую долю титана;
• дату испытания;
• обозначение настоящего стандарта.

Ссылочные нормативные документы