ГОСТ 24919-91 Каучук. Определение сольвентного экстракта

Для каких материалов предназначен метод по ГОСТ 24919-91

ГОСТ 24919-91 устанавливает метод количественного определения веществ, экстрагируемых растворителем из натуральных и синтетических каучуков, а также из невулканизованных и вулканизованных резиновых смесей. Стандарт подготовлен методом прямого применения международного стандарта ИСО 1407-76 с дополнительными требованиями, отражающими потребности народного хозяйства.

Метод применим к ряду эластомеров, перечисленных в стандарте, а также к бутадиеновым стереорегулярным каучукам. По результату испытания определяют массовую долю сольвентного экстракта в процентах.

Суть испытания на сольвентный экстракт

Метод основан на том, что взвешенную навеску каучука экстрагируют соответствующим растворителем, после чего растворитель отгоняют, остаток сушат и взвешивают. В альтернативном варианте после экстракции сушат сам каучук и рассчитывают потерю массы.

Таким образом, стандарт допускает два подхода к расчету результата:

• по массе экстракта, оставшегося после выпаривания растворителя;
• по изменению массы образца после экстракции и последующей сушки до постоянной массы.

Какие растворители используют для разных ка��чуков

Для испытания применяют растворители ч. д. а. Выбор растворителя зависит от типа эластомера и от того, испытывается ли каучук или невулканизованная смесь, либо вулканизат.

Рекомендуемые растворители по типу материала

Пояснения к растворителям

• Ацетон применяют с температурой кипения 56–57 °C, свежеперегнанный над безводным карбонатом натрия или карбонатом калия.
• ЭТА — смесь 70 объемов этанола и 30 объемов толуола. Смесь кипятят в течение 4 ч над свежепрокаленной окисью кальция, затем перегоняют и собирают среднюю фракцию с интервалом кипения не более 1 °C.
• При использовании абсолютированного этанола высушивание над окисью кальция можно не проводить.
• Допускается применять смесь этанола и толуола 50:50 для сажемаслонаполненных каучуков и 70:30 для ненаполненных каучуков.
• Для бутадиен-стирольного каучука указано исключение: метод не распространяют на невулканизованные каучуки, коагулированные квасцами.

Аппаратура для экстракционного определения

Стандарт допускает применение стеклянных или металлических экстракционных аппаратов. Конструкции приведены в стандарте на черт. 1–3. В статье схемы не приводятся, но при практическом использовании следует ориентироваться на исполнения, указанные в документе.

Основная аппаратура и принадлежности

Параметры стеклянных экстракционных аппаратов

Подготовка пробы перед экстрагированием

Порядок подготовки образца напрямую влияет на воспроизводимость результата. Каучук пропускают шесть раз между валками лабораторных вальцев при зазоре не более 0,5 мм. Затем от шкурки каучука отрезают пробу массой от 2 до 5 г в зависимости от испытуемого материала и взвешивают с точностью до 0,01 г.

Если обработка на вальцах невозможна, пробу разрезают на куски с размером стороны менее 1 мм. Стандарт отдельно предупреждает, что результаты могут различаться в зависимости от способа подготовки пробы.

• Допускается использовать навеску мелконарезанного каучука массой 1 г, отобранного по ГОСТ 27109.
• Взвешенную навеску обычно заворачивают в фильтровальную бумагу или нейлоновую ткань, предварительно экстрагированную выбранным растворителем.
• Навеску заворачивают так, чтобы каучук не выпадал и отдельные части не соприкасались друг с другом.
• Стандарт допускает и вариант без заворачивания навески в ткань или бумагу.

Порядок проведения экстракции

Подготовленную навеску помещают в чашку экстрактора и наливают в экстракционную колбу соответствующий растворитель в количестве, достаточном для двойного или тройного наполнения экстракционной чашки.

Допускается альтернативный способ: навеску помещают в колбу с пришлифованным обратным холодильником и добавляют 30 см³ соответствующего растворителя.

Основные условия экстрагирования

1. Собирают аппарат и регулируют нагрев так, чтобы сконденсированные пары растворителя заполняли экстракционную чашку 10–20 раз в течение 1 ч.
2. Продолжительность экстрагирования должна составлять (16,0 ± 0,5) ч.
3. После завершения экстракции растворитель выпаривают при температуре около 100 °C, предпочтительно в заранее взвешенной экстракционной колбе.

Допускаемый сокращенный вариант

Стандарт разрешает упрощенный режим:

• экстрагирование тремя порциями растворителя по 30 см³;
• длительность каждой экстракции — 30 мин;
• после этого каучук в колбе дважды ополаскивают растворителем порциями по 15 см³.

Сушка остатка и каучука после испытания

После выпаривания растворителя колбу сушат в сушильном шкафу в течение 2 ч при температуре (100 ± 2) °C, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,001 г. При этом стандарт отмечает, что пункты по выпариванию и сушке колбы допускается не применять, если используют расчет по высушенному каучуку.

Сушка каучука после экстракции

После экстракции навеску каучука переносят из колбы на металлическую тарелочку, предварительно высушенную до постоянной массы при температуре 105–110 °C. Тарелочку с образцом взвешивают с точностью до 0,0002 г.

Далее сушку выполняют одним из способов:

• в термостате при температуре 100–105 °C;
• под инфракрасной лампой, установленной так, чтобы на уровне тарелочки поддерживалась температура 105–110 °C.

Каучук сушат до постоянной массы. Первое взвешивание проводят:

• через 1 ч при сушке в термостате;
• последующие — через 30 мин;
• при сушке под инфракрасной лампой — через каждые 10 мин.

Перед каждым взвешиванием тарелочку с каучуком охлаждают в эксикаторе до температуры окружающей среды.

Как рассчитывают массовую долю сольвентного экстракта

Результат выражают в процентах как массовую долю сольвентного экстракта. По стандарту используют один из двух расчетных подходов.

Расчет по массе выделенного экстракта

Если после экстракции растворитель выпаривают и взвешивают остаток, массовую долю экстракта определяют как отношение массы экстракта к массе исходной навески, умноженное на 100 %.

• m0 — масса навески, г;
• m1 — масса сосуда или экстракционной колбы с экстрактом, г;
• m2 — масса пустого сосуда или экстракционной колбы, г.

Расчет по потере массы каучука после сушки

Если после экстракции сушат сам каучук, массовую долю экстракта рассчитывают по разности между исходной массой навески и массой высушенного каучука на тарелочке.

• m0 — масса навески, г;
• m3 — масса тарелочки, г;
• m4 — масса тарелочки с каучуком после сушки, г.

Допускаемое расхождение результатов

Допускаемое расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 0,2 % абс. Это требование следует учитывать при лабораторном контроле и оформлении протокола испытаний.

Что обязательно указывать в протоколе испытания

Стандарт устанавливает минимальный состав протокола испытания. В документе должны быть приведены:

• ссылка на ГОСТ 24919-91;
• идентификация образца;
• метод подготовки пробы;
• использованный растворитель;
• тип экстракционного аппарата;
• полученный результат.

Практические замечания по применению метода

При сравнении результатов важно использовать одинаковый способ подготовки пробы, так как при прокатке на вальцах и при нарезке на мелкие куски величина экстрагируемых веществ может отличаться. Также необходимо строго выдерживать вид растворителя, режим экстрагирования и условия сушки.

Для лабораторий особенно важно контролировать:

• чистоту и подготовку растворителя;
• точность взвешивания;
• температуру сушки;
• достижение постоянной массы;
• соблюдение допустимого расхождения между параллельными определениями.

Нормативные документы, на которые ссылается стандарт

Статус документа и сведения о замене

ГОСТ 24919-91 введен в действие с 01.01.1993 и заменил ГОСТ 24919-81. В информационных данных указано, что стандарт разработан ВНИИСК им. акад. С. В. Лебедева и подготовлен на основе международного стандарта ИСО 1407-76.