Для каких материалов применяется метод
ГОСТ 19816.3-89 распространяется на синтетические каучуки, заправленные стабилизатором фенил-β-нафтиламином, и устанавливает методы определения его массовой доли.
Стандарт предусматривает два метода испытания:
- метод А — определение в экстракте каучука;
- метод Б — определение в растворе каучука.
Метод основан на колориметрировании окрашенного азосоединения, которое образуется при взаимодействии фенил-β-нафтиламина с хлористым п-нитробензолдиазонием.
Сущность метода
После выделения фенил-β-нафтиламина из каучука в виде экстракта или раствора его переводят в окрашенное азосоединение реакцией с хлористым п-нитробензолдиазонием. Полученный раствор анализируют на спектрофотометре при длине волны (540 ± 10) нм.
Количественное содержание стабилизатора определяют по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам очищенного фенил-β-нафтиламина.
Метод А — определение в экстракте каучука
Отбор проб
Отбор проб проводят по ГОСТ 27109, если в нормативно-технической документации на конкретный вид каучука не установлен иной порядок.
Аппаратура и реактивы
Для испытания применяют:
- спектрофотометр;
- лабораторные весы 2-го и 4-го класса точности;
- водяную баню;
- колбонагреватель;
- эксикатор;
- воронку Бюхнера;
- колбы, бюретки, пипетки, цилиндры по ГОСТ;
- этиловый спирт;
- толуол;
- фенил-β-нафтиламин (нафтам-2);
- соляную кислоту;
- дистиллированную воду;
- фильтровальную бумагу;
- азотистокислый натрий;
- п-нитроанилин.
Подготовка к испытанию
Раствор солянокислого п-нитроанилина 0,2 %
(2 ± 0,02) г п-нитроанилина помещают в стакан, добавляют 20 см³ соляной кислоты и тщательно растирают кристаллы. Затем раствор нагревают до 50–60 °C, при перемешивании добавляют воду до полного растворения, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доводят объём до метки.
Раствор хранят в тёмной склянке в течение 6 мес.
Очищенный фенил-β-нафтиламин
(5 ± 0,1) г продукта помещают в плоскодонную колбу вместимостью 50 см³, добавляют 25 см³ этилового спирта, присоединяют холодильник и нагревают на водяной бане до кипения. Горячий раствор фильтруют под вакуумом через воронку Бюхнера.
После охлаждения и выпадения кристаллов спирт сливают, кристаллы снова растворяют в 20 см³ спирта и повторяют нагревание без фильтрования. Выпавшие кристаллы переносят на фильтровальную бумагу и сушат в вакуум-эксикаторе до постоянной массы. Расхождение двух последовательных взвешиваний не должно превышать 0,0004 г.
Раствор хлористого п-нитробензолдиазония 0,15 %
0,1 %-ный раствор азотистокислого натрия смешивают непосредственно перед испытанием с раствором солянокислого п-нитроанилина с массовой долей 0,2 % в соотношении 1:1 по объёму.
Стандартный раствор фенил-β-нафтиламина
0,025 г очищенного фенил-β-нафтиламина растворяют в этиловом спирте в мерной колбе вместимостью 250 см³. Полученный раствор содержит 0,0001 г вещества в 1 см³.
Построение градуировочного графика
В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 1, 2, 3, 4 и 5 см³ стандартного раствора, добавляют по 20 см³ этилового спирта и по 2 см³ хлористого п-нитробензолдиазония. Содержимое перемешивают и выдерживают 10 мин.
После этого объём доводят до метки спиртом и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны (540 ± 10) нм в кювете с толщиной слоя 10 мм.
В качестве раствора сравнения используют этиловый спирт. Градуировочный график проверяют каждые 3 мес, а при использовании новых реактивов строят заново.
Спирто-толуольная смесь
Смешивают этиловый спирт и толуол в соотношении 70:30 по объёму.
Приготовление экстракта каучука
0,1 г свежеразвальцованной и мелконарезанной пробы каучука помещают в колбу вместимостью 50–100 см³, добавляют 15 см³ спирта, присоединяют холодильник и кипятят содержимое на водяной бане 15 мин. Экстракт сливают в мерную колбу вместимостью 50 см³.
Экстрагирование повторяют ещё два раза порциями спирта по 10 см³, затем пробу промывают двумя порциями по 5 см³. Все экстракты объединяют и доводят объём до метки спиртом.
При разногласиях в оценке экстракт каучука готовят из навески массой 1 г.
Особенности для отдельных каучуков
- Для маслонаполненных каучуков экстрагирование проводят дважды спирто-толуольной смесью, по 30 мин каждое.
- Для бутилкаучука навеску 0,1 г помещают в плоскодонную колбу, добавляют 30 см³ спирто-толуольной смеси и нагревают на колбонагревателе 30 мин с момента закипания. Затем экстракт сливают, каучук дважды промывают спиртом и доводят объём до 50 см³.
Определение массовой доли стабилизатора
От 2 до 10 см³ экстракта каучука переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, добавляют 20 см³ этилового спирта и 2 см³ хлористого п-нитробензолдиазония. Содержимое перемешивают и выдерживают 10 мин.
Затем объём доводят до метки спиртом, раствор перемешивают и измеряют оптическую плотность при условиях, принятых для градуировочного графика.
Расчёт результатов по методу А
Массовую долю фенил-β-нафтиламина рассчитывают по массе вещества, найденной по градуировочному графику, с учётом:
- объёма экстракта каучука 50 см³;
- массы навески каучука;
- объёма экстракта, взятого на испытание.
Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 10 % от найденного среднего арифметического.
Метод Б — определение в растворе каучука
Область применения метода Б
Метод Б применяют для определения массовой доли фенил-β-нафтиламина в растворе каучука. Отбор проб проводят так же, как и для метода А.
Дополнительная аппаратура и реактивы
- аппарат для встряхивания жидкостей в сосудах;
- конические колбы с притёртой пробкой;
- делительные воронки;
- хлороформ марки А или фармакопейный;
- четырёххлористый углерод.
Построение градуировочного графика для метода Б
В делительные воронки, содержащие по 10 см³ этилового спирта и 10–15 см³ хлороформа или четырёххлористого углерода, вносят 1, 2, 3, 4 и 5 см³ стандартного раствора фенил-β-нафтиламина. Затем добавляют по 2 см³ раствора хлористого п-нитробензолдиазония и перемешивают 1 мин, после чего выдерживают 10 мин.
Далее в воронки добавляют по 30 см³ воды, встряхивают 30 с и после расслоения сливают нижний окрашенный слой в мерные колбы вместимостью 50 см³. Извлечение повторяют ещё раз, используя 10 см³ хлороформа или четырёххлористого углерода. Затем в колбы добавляют по 10 см³ спирта и доводят объём до метки.
В качестве раствора сравнения используют хлороформ или четырёххлористый углерод.
Приготовление раствора каучука
0,2 г свежевальцованной мелконарезанной пробы каучука или такое же количество низкомолекулярного полимера помещают в коническую колбу с притёртой пробкой. Добавляют 20 см³ хлороформа или четырёххлористого углерода и перемешивают до полного растворения пробы в аппарате для встряхивания.
Определение массовой доли стабилизатора по методу Б
В делительную воронку, содержащую 10 см³ этилового спирта и 10–15 см³ хлороформа или четырёххлористого углерода, добавляют 1–2 см³ раствора каучука и 2 см³ раствора хлористого п-нитробензолдиазония. Содержимое перемешивают 1 мин и оставляют на 10 мин.
После этого в воронку добавляют 30 см³ дистиллированной воды, встряхивают 30 с и после полного расслоения сливают нижний окрашенный слой в мерную колбу вместимостью 50 см³. Остатки азосоединения извлекают повторно с помощью 10 см³ органического растворителя.
В мерную колбу добавляют 10 см³ спирта, доводят объём до метки хлороформом или четырёххлористым углеродом, перемешивают и колориметрируют при тех же условиях, что и для градуировочного графика.
Расчёт результатов по методу Б
Массовую долю фенил-β-нафтиламина рассчитывают по массе вещества, найденной по градуировочному графику, с учётом:
- объёма раствора каучука 20 см³;
- массы навески каучука;
- объёма раствора, взятого на испытание.
Расхождение между результатами параллельных определений также не должно превышать 10 % от среднего арифметического.
Основные параметры методов
| Параметр | Метод А | Метод Б |
|---|---|---|
| Объект анализа | Экстракт каучука | Раствор каучука |
| Основная навеска | 0,1 г | 0,2 г |
| Объём итогового раствора | 50 см³ | 50 см³ |
| Длина волны измерения | (540 ± 10) нм | (540 ± 10) нм |
| Раствор сравнения | Этиловый спирт | Хлороформ или четырёххлористый углерод |
| Допускаемое расхождение | Не более 10 % | Не более 10 % |
Ссылочные нормативные документы
| Обозначение документа | Назначение в стандарте |
|---|---|
| ГОСТ 27109 | Отбор проб каучука |
| ГОСТ 24104-88 | Лабораторные весы |
| ГОСТ 25336-82 | Колбы, эксикаторы, воронки и лабораторная посуда |
| ГОСТ 9147-80 | Воронка Бюхнера |
| ГОСТ 20292-74 | Бюретки и пипетки |
| ГОСТ 1770-74 | Мерные колбы и цилиндры |
| ГОСТ 18300 | Спирт этиловый ректификованный технический |
| ГОСТ 17299 | Спирт этиловый технический |
| ГОСТ 5789-78 | Толуол |
| ГОСТ 39-79 | Фенил-β-нафтиламин (нафтам-2) |
| ГОСТ 3118-77 | Соляная кислота |
| ГОСТ 6709-72 | Дистиллированная вода |
| ГОСТ 12026-76 | Фильтровальная бумага |
| ГОСТ 4197-74 | Азотистокислый натрий |
| ГОСТ 20015-74 | Хлороформ |
| ГОСТ 20288-74 | Четырёххлористый углерод |
| ГОСТ 27025-86 | Приготовление контрольного раствора |