ГОСТ 19816.4-91 Каучук и резина. Определение золы

Назначение метода

ГОСТ 19816.4-91 устанавливает методы определения золы в сырых каучуках, резиновых смесях и вулканизатах. Стандарт применим для сырых, наполненных и вулканизованных каучуков групп M, N, O, R и U по ГОСТ 28860 с учётом установленных ограничений.

Стандарт не предназначен для интерпретации состава неорганических веществ в резиновых смесях и вулканизатах. Оценка химической природы золы относится к задачам аналитика с учётом поведения добавок при повышенных температурах.

Ограничения по применению методов

• Метод А не применяют для резиновых смесей и резин, содержащих хлор, бром или йод.
• Метод Б может использоваться для резиновых смесей и резин, содержащих хлор, бром или йод, но не применяется для сырых каучуков.
• Метод В не применяют для определения массовой доли золы резиновых смесей и резин, содержащих хлор, бром или йод.

Если материал содержит литий или фтор, кварцевые тигли могут вступать в реакцию с образованием летучих веществ и занижать результат. Для фторсодержащих каучуков и каучуков, полученных при полимеризации на литиевых катализаторах, используют платиновые тигли.

Разные методы определения золы могут давать неодинаковые результаты, поэтому в протоколе испытания обязательно указывают применённый метод.

Сущность методов

Метод А

Взвешенную пробу нагревают в тигле на газовой горелке до полного удаления летучих веществ. Затем тигель помещают в муфельную печь и прокаливают до полного выгорания углеродсодержащих веществ и достижения постоянной массы.

Метод Б

Пробу нагревают в тигле в присутствии серной кислоты, сначала на газовой горелке, затем в муфельной печи. Прокаливание продолжают до полного выгорания углеродсодержащих веществ и получения постоянной массы.

Метод В

Пробу, завернутую в обеззоленный фильтр и помещённую в тигель, нагревают в муфельной печи до прекращения выделения летучих продуктов разложения, полного выгорания углеродсодержащих веществ и достижения постоянной массы.

Реактивы и аппаратура

Реактивы

• Серная кислота аналитической чистоты плотностью 1,84 г/см³ — только для метода Б.

Основная аппаратура

• фарфоровый, кварцевый или платиновый тигель вместимостью 50 см³;
• допускается использовать тигель минимальной вместимостью 25 см³ на 1 г испытуемой пробы для синтетических каучуков;
• асбестовая пластина размером около 100 мм² и толщиной около 5 мм с отверстием под тигель;
• горелка Бунзена или аналогичной конструкции;
• муфельная печь с вытяжной трубой и циркуляцией воздуха;
• муфельная печь должна обеспечивать температуру (550 ± 25) °C или (950 ± 25) °C;
• обеззоленная фильтровальная бумага диаметром 50 мм;
• фарфоровая чашка для выпаривания.

Подготовка испытуемой пробы

• Пробы натурального каучука берут из гомогенизированного образца, подготовленного по ГОСТ 27109.
• Пробы синтетического каучука берут из высушенного каучука после определения содержания летучих веществ по ГОСТ 19338.
• При использовании метода В допускается отбирать пробы синтетического каучука по ГОСТ 27109 без предварительного высушивания.
• Пробы резиновых смесей измельчают вручную.
• Пробы вулканизатов листуют или измельчают в дробилке либо вручную.

Испытуемые образцы резиновых смесей и вулканизатов должны быть представительными по отношению к пробе.

Проведение испытания

Метод А

1. Чистый тигель нагревают в муфельной печи при температуре (550 ± 25) °C около 30 мин.
2. Тигель охлаждают в эксикаторе до температуры окружающей среды и взвешивают с точностью до 0,1 мг.
3. Навеску каучука массой 5 г или навеску резиновой смеси / вулканизата массой 1–5 г помещают в тигель.
4. Тигель устанавливают в отверстие асбестовой пластины и осторожно нагревают на горелке под вытяжкой, не допуская воспламенения каучука.
5. После обугливания постепенно усиливают нагрев до полного удаления летучих веществ и получения сухого углеродного остатка.
6. Тигель помещают в муфельную печь при (550 ± 25) °C, оставляя дверцу приоткрытой для доступа воздуха.
7. Прокаливание продолжают до полного окисления углерода и получения светлой золы.
8. Тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,1 мг.
9. Повторно прокаливают в течение 30 мин, охлаждают и взвешивают до достижения постоянной массы.

Для резиновых смесей и вулканизатов допускается использовать температуру (950 ± 25) °C.

Постоянная масса считается достигнутой, если разность между двумя последовательными взвешиваниями составляет:

• не более 0,1 мг — для каучуков;
• не более 1 % от массы золы — для резиновых смесей и вулканизатов.

Метод Б

1. Чистый тигель нагревают в муфельной печи в течение 30 мин при температуре (950 ± 25) °C.
2. Охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,1 мг.
3. Навеску резиновой смеси или вулканизата массой 1–5 г помещают в тигель.
4. Добавляют 3,5 см³ концентрированной серной кислоты так, чтобы проба была полностью погружена.
5. Тигель устанавливают в асбестовую пластину и осторожно нагревают на газовой горелке под вытяжкой.
6. Если в начале реакции наблюдается интенсивное набухание, горелку временно отодвигают, чтобы избежать потери продукта.
7. После стабилизации реакции увеличивают нагрев до полного испарения избытка серной кислоты и образования сухого углеродного остатка.
8. Тигель помещают в муфельную печь при (950 ± 25) °C на 1 ч до полного окисления углерода и получения светлой золы.
9. Охлаждают, взвешивают и повторяют прокаливание по 30 мин до достижения постоянной массы.

Постоянная масса достигается, если два последовательных взвешивания отличаются менее чем на 1 % от массы золы.

Метод В

Метод В предусмотрен как дополнительный способ для определения золы, в том числе с последующим определением водорастворимой части золы.

Озоление

1. Навеску каучука массой 2–20 г взвешивают с погрешностью не более 2 мг.
2. Высокомолекулярный каучук заворачивают в кусочек беззольного фильтра и помещают в тигель.
3. Низкомолекулярный каучук помещают в тигель и накрывают фильтровальной бумагой, вырезанной по диаметру тигля.
4. Пробу сжигают при полуоткрытом отверстии в дверце печи.
5. После обугливания тигель прокаливают до получения светлой золы.
6. Если в золе остаются чёрные включения, тигель охлаждают и смачивают остаток 6–10 каплями дистиллированной воды.
7. Воду упаривают на плитке, затем тигель снова прокаливают.
8. Если через 10–15 мин зола не посветлеет, обработку водой повторяют.
9. Тигель охлаждают в эксикаторе, взвешивают с точностью до 0,2 мг и снова прокаливают 20–30 мин.

Прокаливание, охлаждение и взвешивание повторяют до получения расхождения между двумя последовательными взвешиваниями не более 0,4 мг.

Определение водорастворимой части золы

1. В тигель с золой наливают 10 см³ горячей дистиллированной воды и кипятят 2–3 мин.
2. Воду декантируют через беззольный фильтр в чашку для выпаривания.
3. Операцию обработки золы 10 см³ воды повторяют ещё два раза.
4. Осадок переносят на фильтр и промывают 3 раза горячей водой порциями по 5 см³, собирая промывные воды в ту же чашку.

Дальнейшие действия зависят от предполагаемого содержания водорастворимой части:

• при незначительном количестве водорастворимой золы, до 50 % общей зольности, фильтр с остатком помещают в тот же тигель, подсушивают, сжигают и взвешивают остаток;
• при значительном количестве водорастворимой золы фильтрат выпаривают досуха, остаток прокаливают и взвешивают.

Прокаливание, охлаждение и взвешивание выполняют до расхождения между двумя последовательными взвешиваниями не более 0,4 мг.

Расчёт результатов

Массовую долю золы выражают в процентах и определяют по массе навески, массе пустого тигля и массе тигля с золой после прокаливания до постоянной массы.

Для метода В дополнительно рассчитывают водорастворимую часть золы:

• по разности массы золы до и после растворения — при незначительном содержании водорастворимой части;
• по массе остатка после упаривания фильтрата — при значительном содержании водорастворимой части.

Проводят не менее двух параллельных определений. Допускаемое расхождение между ними не должно превышать 15 % относительно найденного среднего значения.

Основные параметры методов

Протокол испытания

Протокол испытания должен содержать:

• полную идентификацию испытуемого образца или пробы;
• обозначение ГОСТ 19816.4-91;
• применяемый метод;
• температуру испытания или причину использования температуры (950 ± 25) °C в методе А;
• массовую долю золы в процентах;
• дату испытания.

Ссылочные нормативные документы