Назначение метода для бутадиеновых стереорегулярных каучуков
Настоящий стандарт распространяется на бутадиеновые стереорегулярные синтетические каучуки и устанавливает метод определения массовой доли меди и железа спектральным эмиссионным анализом.
Метод предусматривает предварительное концентрирование примесей металлов озолением каучука и спектральный эмиссионный анализ концентрата примесей на графитовом коллекторе.
Сущность метода заключается в испарении пробы из кратера графитового электрода в дуге переменного тока и получении спектрограмм на кварцевом спектрографе средней дисперсии.
Оборудование, материалы и реактивы для анализа
Для определения содержания меди и железа применяют лабораторное оборудование и реактивы, обеспечивающие подготовку золы, приготовление контрольных смесей и регистрацию спектров.
| Наименование | Назначение |
|---|---|
| Кварцевый спектрограф типа ИСП-28 или ИСП-22 | Получение спектрограмм |
| Генератор дуги переменного тока типа ДГ-2 | Возбуждение спектра |
| Спектропроектор типа ДСП-1 или ПС-18 | Расшифровка спектральных линий |
| Микрофотометр типа МФ-2 или МФ-4 | Фотометрирование линий спектра |
| Графитовые электроды марки С-3, Ø6 мм | Испарение пробы в дуге |
| Муфельная печь с термопарой | Озоление каучука |
| Агатовая ступка с пестиком | Приготовление контрольных смесей и коллектора |
| Платиновые чашки и шпатель | Работа с золой и пробой |
Основные реактивы
- окись железа по ТУ 6-09-5346-87, ч.д.а.;
- окись меди по ГОСТ 16539-79, ч.д.а.;
- хлористый натрий по ГОСТ 4233-77, ч.д.а.;
- графитовый порошок особой чистоты по ГОСТ 23463-79;
- спектральные фотопластинки типа I чувствительностью 1–6 относительных единиц.
Подготовка исходной и рабочих контрольных смесей
Для приготовления 10 г исходной контрольной смеси, содержащей 1 % каждой примеси, берут навески, взвешенные с погрешностью не более 0,0002 г.
| Компонент исходной смеси | Навеска, г |
|---|---|
| Окись железа | 0,1430 |
| Окись меди | 0,1252 |
| Графитовый порошок | 9,7318 |
Исходную контрольную смесь готовят перемешиванием окислов с графитовым порошком в агатовой ступке в течение 3 ч. Контрольные смеси с убывающей концентрацией получают последовательным разбавлением предыдущей смеси графитовым порошком. В каждую контрольную смесь вводят 4 % хлористого натрия.
Рабочие контрольные смеси
| Рабочая смесь | Концентрация | Состав |
|---|---|---|
| I | 1 × 10⁻¹ % | 0,5000 г исходной 1 %-ной смеси + 0,2000 г NaCl + 4,3000 г графитового порошка |
| II | 3 × 10⁻² % | 1,5000 г смеси I + 0,1400 г NaCl + 3,3600 г графитового порошка |
| III | 1 × 10⁻² % | 1,5000 г смеси II + 0,1200 г NaCl + 2,8800 г графитового порошка |
| IV | 3 × 10⁻³ % | 1,5000 г смеси III + 0,1400 г NaCl + 3,3600 г графитового порошка |
| V | 1 × 10⁻³ % | 1,5000 г смеси IV + 0,1200 г NaCl + 2,8800 г графитового порошка |
| VI | 3 × 10⁻⁴ % | 1,5000 г смеси V + 0,1400 г NaCl + 3,3600 г графитового порошка |
Подготовка графитовых электродов
Для проведения анализа используют два типа графитовых электродов — верхний и нижний.
- верхний электрод затачивают на конус с площадкой диаметром 2 мм;
- в нижнем электроде высверливают кратер глубиной 6 мм, шириной 3,5 мм, при внешнем диаметре 4,5 мм.
Электроды хранят в штативе из органического стекла с колпаком для защиты от загрязнения.
Озоление каучука и приготовление обогащенной пробы
Для анализа берут 1 г мелконарезанного каучука от средней пробы и взвешивают его с погрешностью не более 0,0002 г. Навеску заворачивают в беззольный фильтр, помещают в платиновую чашку и ставят в нагретую муфельную печь.
Озоление проводят при температуре (550 ± 25) °C в течение 20–30 мин. Получение золы постоянной массы не требуется, поскольку метод не требует полного выгорания углерода.
Подготовка коллектора и смешивание с золой
Золу извлекают из чашки платиновым шпателем и перемешивают с 60 мг коллектора, содержащего 4 % хлористого натрия.
Коллектор предварительно готовят перемешиванием:
- 40 мг хлористого натрия;
- 960 мг графитового порошка.
Перемешивание ведут в агатовой ступке в течение 30 мин, что обеспечивает равномерное распределение хлористого натрия и требуемую тонкость помола.
Полученную обогащенную пробу делят на три равные навески и помещают в кратеры трех электродов для получения трех параллельных спектрограмм.
Получение спектрограмм и режим съемки
Обогащенные пробы и контрольные смеси испаряют в дуге переменного тока и фотографируют на спектрографе. Для съемки используют навески контрольных смесей, равные 20 мг.
На одну пластинку снимают спектры 4–5 контрольных смесей и 7–8 испытуемых проб по три параллельных спектра каждой пробы и каждой контрольной смеси.
| Параметр режима | Значение |
|---|---|
| Сила тока дуги | 10 А |
| Время экспозиции | 90 с |
| Ширина щели спектрографа | 0,010 мм |
| Расстояние между электродами | 2,5 мм |
| Промежуточная диафрагма | 5 мм |
| Ослабитель | Трехступенчатый |
Пластинки проявляют в метол-гидрохиноновом проявителе и применяют быстродействующий фиксаж.
Аналитические линии меди и железа
Качественную расшифровку спектральных линий проводят на спектропроекторе с использованием атласа спектральных линий. Для анализа стандарт устанавливает следующие аналитические линии:
| Элемент | Длина волны аналитической линии |
|---|---|
| Fe | 259,94 нм |
| Cu | 327,3 нм |
Фотометрирование аналитических линий проводят на микрофотометре. Из трех параллельных спектров определяют среднюю плотность почернения анализируемой линии.
Построение градуировочных графиков и расчет содержания металлов
Градуировочные графики строят по контрольным смесям для каждого элемента отдельно. По оси абсцисс откладывают логарифмы концентраций контрольных смесей, а по оси ординат — соответствующие значения плотности почернения.
По средней плотности почернения неизвестной пробы определяют массовую долю металла в обогащенной пробе, после чего пересчитывают результат на исходный каучук с учетом коэффициента обогащения.
По смыслу стандарта коэффициент обогащения представляет собой отношение массы навески каучука к массе коллектора, используемой для съемки единичного спектра.
Точность метода и чувствительность определения
| Показатель | Медь | Железо |
|---|---|---|
| Допускаемое расхождение между двумя параллельными анализами | 0,00001 абс. % | 0,0006 абс. % |
| Чувствительность метода | 6 × 10⁻⁶ абс. % | 4 × 10⁻⁵ абс. % |
Ссылочные нормативные документы
| Обозначение | Назначение в методе |
|---|---|
| ГОСТ 16539-79 | Окись меди, ч.д.а. |
| ГОСТ 4233-77 | Хлористый натрий, ч.д.а. |
| ГОСТ 23463-79 | Графитовый порошок особой чистоты |
| ГОСТ 6563-75 | Платиновые чашки и шпатели |
| ГОСТ 19920.5-74 | Метод определения содержания меди и железа |
Статус документа и область практического применения
Стандарт введен для контроля содержания меди и железа в бутадиеновых стереорегулярных синтетических каучуках. В представленном тексте указан срок действия до 01.01.1990, поэтому документ относится к архивным методам анализа и применяется прежде всего как справочный источник для сопоставления со старыми протоколами испытаний и ранее действовавшей нормативной документацией.