ГОСТ 19920.15-74 Каучуки синтетические стереорегулярные бутадиеновые. Метод определения способности к кристаллизации

Назначение дилатометрического метода кристаллизации

Настоящий стандарт распространяется на бутадиеновые стереорегулярные синтетические каучуки и устанавливает метод определения способности к кристаллизации.

Сущность метода заключается в определении кинетики кристаллизации при температуре минус 30 °C, осуществляемой дилатометрическим методом. Метод основан на свойстве полимеров изменять плотность при образовании кристаллической фазы.

Оборудование и рабочая жидкость для испытания

Для определения способности каучука к кристаллизации применяют низкотемпературную установку с дилатометром и капиллярной системой регистрации изменения объема.

Рабочей жидкостью служит этиловый спирт технический, подкрашенный чернилами любого цвета для удобства отсчета уровня в капилляре.

Подготовка каучука и заполнение резервуара дилатометра

В резервуар предварительно взвешенного дилатометра с погрешностью не более 0,0002 г плотно укладывают небольшими кусочками каучук, взятый от объединенной пробы, приготовленной по п. 4.3 ГОСТ 27109-86, и снова взвешивают с той же погрешностью.

Полимер должен быть без пор. Если в каучуке имеются поры, его предварительно прессуют в плунжерной форме при следующих условиях:

После заполнения резервуара вставляют капиллярную трубку, шлиф которой смазан вакуумной смазкой типа Рамзая. Шлиф тщательно притирают, а резервуар и трубку дополнительно надежно соединяют с помощью отростков.

Два способа заполнения дилатометра рабочей жидкостью

Стандарт допускает два варианта заполнения дилатометра рабочей жидкостью.

Вариант 1 — с вакуумированием

1. Дилатометр вакуумируют в течение 10–15 мин при помощи форвакуумного насоса.
2. После этого под вакуумом вводят рабочую жидкость.

Вариант 2 — экспресс-метод без вакуумирования

Для экспресс-метода используют специальную конструкцию дилатометра, позволяющую исключить вакуумирование.

1. Резервуар дилатометра с полимером заполняют рабочей жидкостью до краев.
2. Капиллярную трубку осторожно вставляют сверху, при этом жидкость поднимается по капилляру.
3. В расширенную верхнюю часть капиллярной трубки доливают рабочую жидкость.
4. Резервуар нагревают на водяной бане до тех пор, пока жидкость в капилляре не соединится с жидкостью в верхней части капилляра.

Перед началом опыта заполненный любым способом дилатометр прогревают при температуре (50–55) °C в течение 30 мин для полного исключения кристаллической фазы в образце.

Для отсчета уровня рабочей жидкости на капиллярной трубке закрепляют подвижную линейку длиной 30 см с ценой деления 1 мм.

Режим испытания в криостате при минус 30 °C

Дилатометр помещают в рабочую камеру криостата, в котором предварительно устанавливают температуру минус (30,0 ± 0,2) °C. При этой температуре прибор выдерживают 5–10 мин.

После выдержки подвижную линейку перемещают вдоль капилляра до совмещения нулевого деления с уровнем жидкости. В процессе кристаллизации уровень жидкости понижается.

Что фиксируют в ходе опыта

Через каждые 10 мм изменения уровня записывают:

• время от начала нулевого отсчета, мин;
• положение уровня в миллиметрах.

Наблюдение продолжают до тех пор, пока уровень рабочей жидкости не перестанет изменяться.

Как рассчитывают изменение удельного объема

Для каждого измерения рассчитывают отношение уменьшения удельного объема ΔV / V в процентах. В расчет входят:

• d — диаметр капилляра, мм;
• ρ — плотность образца при комнатной температуре, для каучука СКД принимается 0,91 г/см³;
• Δh — изменение высоты столба жидкости в капилляре, мм;
• m — масса полимера, г;
• β — температурный коэффициент объемного расширения образца для каучука СКД, равный 6,6 × 10⁻⁴ град⁻¹;
• tоп — температура опыта, то есть −30 °C.

Сложную формулу в статье не приводят полностью, но результаты расчета используют для построения кривой кристаллизации.

Кривая кристаллизации и основные показатели

Рассчитанные значения ΔV / V в процентах откладывают по оси ординат, а время от начала нулевого отсчета — по оси абсцисс. Получают кривую кристаллизации, по которой оценивают способность каучука к образованию кристаллической фазы.

Максимальную скорость кристаллизации определяют как tg α наклона касательной в точке перегиба кривой. Полупериод кристаллизации соответствует времени достижения этой максимальной скорости.

За глубину кристаллизации принимают удвоенное значение изменения объема к моменту достижения максимальной скорости кристаллизации.

Рекомендации по криостату из приложения

В приложении к стандарту приведена принципиальная схема низкотемпературного криостата полуавтоматического действия, позволяющего одновременно вести длительные дилатометрические измерения для нескольких образцов.

Для такого криостата указывается:

• рабочий диапазон температуры от −60 до +20 °C;
• точность регулирования температуры ±0,2 °C;
• охлаждение рабочего резервуара от +20 до −60 °C приблизительно за 15 мин;
• расход твердой двуокиси углерода не более 9–10 кг в сутки при непрерывной работе.

Ссылочные нормативные документы

Актуальность стандарта и его применение

Стандарт ГОСТ 19920.15-74 введен в действие с 01.01.1975. В тексте указано, что ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта от 28.11.1991 № 1834, поэтому документ рассматривается как действующий.

Метод применяют при исследовании низкотемпературного поведения бутадиеновых стереорегулярных каучуков, а также при сравнении их склонности к кристаллизации по полупериоду, глубине и максимальной скорости процесса.