ГОСТ 19920.2-74 Каучуки синтетические стереорегулярные бутадиеновые. Метод определения микроструктуры

Назначение, типы и применение каучуков

ГОСТ 19920.2-74 распространяется на бутадиеновые стереорегулярные синтетические каучуки и устанавливает метод определения их микроструктуры.

Сущность метода заключается в определении содержания компонентов микроструктуры полимерных цепей каучука с помощью инфракрасной спектроскопии.

Сущность метода

Микроструктуру каучука оценивают по содержанию трех типов звеньев:

• цис-1,4-звенья;
• транс-1,4-звенья;
• 1,2-звенья.

Для этого записывают инфракрасный спектр раствора каучука и измеряют оптические плотности аналитических полос поглощения в областях:

• 740–720 см⁻¹ — для цис-1,4-звеньев;
• 910 см⁻¹ — для 1,2-звеньев;
• 967 см⁻¹ — для транс-1,4-звеньев.

Аппаратура, материалы и реактивы

Для определения микроструктуры применяют:

• двухлучевой инфракрасный спектрофотометр;
• кюветы с бромистым калием или хлористым натрием;
• медицинский шприц типа «Рекорд» вместимостью 2–5 см³ без резиновых уплотнителей;
• коническую воронку диаметром 50–55 мм с шелковой сеткой № 32–35;
• аппарат для встряхивания жидкостей;
• вакуумный термостат;
• бензол;
• сероуглерод, перегнанный и осушенный над сернокислой медью;
• четырёххлористый углерод — допускается для каучуков с содержанием цис-1,4-звеньев выше 86 %;
• этиловый ректификованный технический спирт;
• циклогексан.

Если для каучуков с высоким содержанием цис-1,4-звеньев вместо сероуглерода применяют четырёххлористый углерод, содержание цис-1,4-звеньев определяют по разности: 100 % минус сумма содержания 1,2- и транс-1,4-звеньев.

Подготовка к испытанию

Очистка образцов

Около 1 г мелконарезанного каучука, взятого от объединённой пробы, приготовленной по п. 4.3 ГОСТ 27109-86, помещают в коническую колбу вместимостью 100 см³ и растворяют в 50 см³ бензола в течение 22–24 ч. Для ускорения растворения допускается использовать аппарат для встряхивания, сокращая время до 4–5 ч.

Раствор фильтруют через воронку с шелковой сеткой. Для удаления антиоксидантов, остатков катализатора, масел и других примесей каучук переосаждают.

Переосаждение каучука

1. В стакан вместимостью 250 см³ наливают 120–150 см³ этилового спирта.
2. Небольшими порциями добавляют отфильтрованный раствор каучука при постоянном перемешивании стеклянной палочкой.
3. После осаждения чистого каучука спирт сливают.
4. Осадок промывают 50 см³ спирта.
5. Каучук мелко нарезают, помещают на часовое стекло и сушат в вакуумном термостате при 60 °C в течение 2–3 ч.

Приготовление растворов образцов

Готовят по 20 см³ растворов испытуемых и контрольных каучуков в сероуглероде:

• цис-1,4-пол��бутадиеновый каучук — 2 %-ной концентрации по массе;
• транс-1,4- и 1,2-полибутадиены — 0,7 %-ной концентрации.

Для этого рассчитанные количества мелконарезанного переосажденного каучука растворяют в 20 см³ сероуглерода. При неполном растворении в расчёт концентрации вводят поправку на растворимость каучука, определённую по ГОСТ 19920.3-74.

Контрольные вещества

В качестве контрольных веществ используют полимеры, построенные из соответствующих структурных звеньев, например:

• транс-полибутадиен со 100 %-ным содержанием транс-1,4-звеньев;
• каучук СКВ, содержащий около 85 % 1,2-звеньев и 15 % транс-1,4-звеньев;
• каучук СКД, содержащий 90–97 % цис-1,4-звеньев.

Также допускается использовать набор низкомолекулярных модельных соединений, например:

• гексен-1;
• децен-1;
• транс-2-гептен;
• транс-2-децен;
• цис-4-октен.

Проведение испытания

Полученным раствором каучука с помощью шприца заполняют кювету и помещают её в измерительный канал спектрометра. В канал сравнения устанавливают кювету той же толщины, заполненную сероуглеродом.

Толщину кювет подбирают так, чтобы достигнуть оптимального пропускания 30–70 % аналитических полос.

На приборе типа ИКС-22 записывают спектр испытуемого образца в области 660–1060 см⁻¹ не менее трёх раз.

Аналитические полосы

Особенности интерпретации полосы 740–720 см−1

Для определения содержания цис-1,4-звеньев учитывают смещение максимума полосы:

• при содержании цис-1,4-звеньев около 95 % максимум расположен при 740 см⁻¹;
• при снижении содержания цис-1,4-звеньев до 5 % максимум смещается до 724 см⁻¹.

Определение оптической плотности

Оптические плотности полос поглощения отсчитывают от базисных линий, проведённых через точки минимума поглощения полос. При небольшом содержании транс-1,4-звеньев фон проводят по методу модифицированной основной линии:

1. через спектр проводят две касательные — к рассматриваемому участку и через максимум пропускания по обе стороны измеряемой полосы;
2. получают величины поглощения D₁ и D₂;
3. рассчитывают среднее значение D₀.

Обработка результатов

Содержание 1,2-, транс-1,4- и цис-1,4-звеньев в процентах рассчитывают по формулам стандарта по оптической плотности соответствующих полос поглощения.

При расчётах учитывают:

• оптическую плотность полос при 910, 967 и 740 см⁻¹;
• толщину кюветы;
• концентрацию раствора;
• условно принятую непредельность;
• коэффициенты поглощения для соответствующих полос.

Коэффициенты поглощения

Коэффициенты поглощения определяют по результатам аналогичных испытаний контрольных веществ. Допускается:

• для транс-1,4-звеньев и 1,2-звеньев использовать в качестве растворителя четырёххлористый углерод;
• для цис-1,4-звеньев использовать циклогексан.

Точность метода

Основные параметры метода

Ссылочные нормативные документы