Назначение стандарта по определению удельной внешней поверхности
ГОСТ 25699.2-90 распространяется на технический углерод для производства резины и устанавливает методы определения его удельной внешней поверхности. Показатель определяют по количеству натриевой соли ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты, адсорбированной на поверхности технического углерода, с последующим титрованием раствором цетилтриметиламмония бромистого.
Стандарт предусматривает два метода испытаний — метод А и метод Б. Отбор проб для обоих методов выполняют по ГОСТ 25699.1-90.
Какие методы измерения предусмотрены документом
| Метод | Принцип определения | Особенность титрования |
|---|---|---|
| Метод А | Определение количества ПАВ-1019 до и после адсорбции на техническом углероде | Титрование раствором ЦТАБ в хлороформном слое |
| Метод Б | Определение количества ПАВ-1019 до и после адсорбции на техническом углероде | Титрование раствором ЦТАБ в присутствии индикатора конго красного |
В обоих случаях удельную внешнюю поверхность вычисляют сравнением результата с количеством адсорбированного ПАВ на поверхности технического углерода с известной удельной внешней поверхностью.
Основные реактивы, материалы и оборудование
Для проведения испытаний стандарт требует использовать лабораторное оборудование и реактивы с нормируемыми характеристиками. Допускается применение аналогичных средств измерения и материалов, если их технические и метрологические параметры не ниже установленных.
- раствор ЦТАБ;
- раствор ПАВ-1019;
- устройство для ультрафильтрования под давлением 0,2–0,4 МПа;
- аппарат для встряхивания;
- сушильный шкаф с температурой (105 ± 2) °C;
- термометр с диапазоном 0–100 °C;
- мембранные фильтры, а для метода А также коллодиевые фильтры;
- дистиллированная вода, этиловый спирт, хлороформ, уксусная кислота;
- индикатор конго красный — для метода Б;
- отраслевые стандартные образцы ОСО № 47 (П234) и ОСО № 48 (П245).
Приготовление растворов и фильтров перед испытанием
Раствор ЦТАБ
Для приготовления раствора ЦТАБ берут 1,1250 г вещества, количественно переносят горячей дистиллированной водой температурой 60–70 °C в колбу вместимостью 1000 см³, тщательно перемешивают до полного растворения, охлаждают до 22–26 °C и доводят водой до метки. Раствор используют через 24 ч после приготовления.
Раствор ПАВ-1019
ПАВ-1019 предварительно очищают от примесей. Для этого 20,00 г вещества помещают в колбу вместимостью 100 см³, добавляют 50 см³ этилового спирта и кипятят с обратным холодильником 5 мин. После отстаивания в течение 5–10 мин раствор фильтруют, спирт отгоняют при 78 °C, затем очистку повторяют с добавлением 40 см³ спирта.
Очищенный продукт сушат при 78–84 °C до постоянной массы. Далее 4,00 г очищенного ПАВ-1019 растворяют в горячей дистиллированной воде, охлаждают до 22–26 °C и доводят объём до 1000 см³. Раствор также используют через 24 ч после приготовления.
Растворы ЦТАБ и ПАВ-1019 хранят в стеклянной таре с пришлифованной пробкой в тёмном месте при температуре 22–26 °C не более 30 суток.
Подготовка фильтров
Для метода А допускается использование коллодиевых или мембранных фильтров. Коллодиевый фильтр получают нанесением коллодия на фильтровальную бумагу после выдержки в уксусной кислоте. После этого фильтр промывают и выдерживают под проточной водой. Хранение коллодиевых фильтров в дистиллированной воде допускается не более 1 суток.
Мембранный фильтр перед работой промывают проточной водой, выдерживают не менее 10 мин в дистиллированной воде, подсушивают фильтровальной бумагой и устанавливают в устройство для ультрафильтрования.
Сборка устройства для ультрафильтрования
Сборку проводят по схеме стандарта. В устройство последовательно устанавливают:
- резиновое уплотнение;
- влажный фильтр;
- сетку с размером ячейки 0,10–0,14 мм;
- перфорированный металлический диск;
- сливную воронку и крепёжные элементы.
Для насыщения фильтра в стакан наливают 15–20 см³ исходного раствора ПАВ-1019, затем подают инертный газ или сжатый воздух и устанавливают давление 0,2–0,4 МПа. После фильтрования заданного объёма раствора остаточное давление снимают спускным клапаном, а остаток раствора сливают.
Для метода Б указана та же принципиальная схема сборки, но используется мембранный фильтр.
Подготовка пробы технического углерода
Испытания проводят при температуре окружающей среды (24 ± 2) °C. Перед определением 3–5 г технического углерода тщательно перемешивают, не разрушая гранул, затем высушивают при (105 ± 2) °C в течение 1 ч и охлаждают в эксикаторе.
Высушенный образец хранят в эксикаторе до начала испытания. Допускается не высушивать технический углерод, если массовая доля потерь при 105 °C составляет не более 0,9 %.
Последовательность испытаний по методу А
Масса навески
Для метода А навеска испытуемого технического углерода должна составлять 0,4900–0,5100 г.
Адсорбция ПАВ и фильтрование
- Навеску помещают в колбу вместимостью 100 см³.
- Приливают 25 см³ раствора ПАВ-1019.
- Колбу плотно закрывают и встряхивают на аппарате в течение 15 мин.
- Стакан устройства предварительно ополаскивают 3–5 см³ суспензии.
- Оставшуюся суспензию фильтруют под давлением не более 0,4 МПа.
- Первые порции фильтрата 3–5 см³ удаляют.
- Остальной фильтрат собирают в чистый стакан для титрования.
Если фильтрат получился непрозрачным, необходимо проверить целостность фильтра и правильность установки. Повторное фильтрование той же суспензии не допускается — испытание проводят заново.
Титрование
Из фильтрата отбирают 10 см³, переносят в колбу с узким горлом вместимостью 100 см³, добавляют 20 см³ хлороформа и встряхивают до образования молокоподобной эмульсии. Затем титруют раствором ЦТАБ.
Сначала титрант добавляют порциями по 1 см³, после каждой порции содержимое энергично встряхивают и дают отстояться 5–7 с. Конец титрования определяют по полному исчезновению пузырьков в хлороформном слое. Последние порции раствора ЦТАБ добавляют по каплям.
Контрольный опыт выполняют аналогично, но без технического углерода.
Последовательность испытаний по методу Б
Масса навески для разных марок
| Марка стандартного образца | Масса навески |
|---|---|
| П245 | 0,3450–0,3550 г |
| П234 | 0,3950–0,4050 г |
Навеску помещают в колбу вместимостью 100 см³ и добавляют 25 см³ раствора ПАВ-1019. Далее выполняют встряхивание, фильтрование и отбрасывание первых порций фильтрата по той же схеме, что и в методе А.
Титрование с индикатором
Для титрования берут 10 см³ фильтрата, переносят в стакан вместимостью 150 см³, добавляют 50 см³ дистиллированной воды, 3 капли индикатора конго красного и магнитный стержень. Стакан устанавливают на магнитную мешалку и освещают лампой так, чтобы было хорошо видно содержимое.
Скорость перемешивания регулируют до образования на поверхности раствора конусообразной воронки. Раствор ЦТАБ добавляют непрерывно до начала помутнения бледно-розового раствора, затем — по каплям. Конец титрования фиксируют, когда образуются окрашенные хлопья и после прекращения перемешивания на поверхность всплывает флокулированный осадок оранжевого цвета.
Если такие признаки отсутствуют, титрант продолжают добавлять по одной капле в секунду до их появления. Контрольный опыт также проводят без технического углерода.
Расчёт удельной внешней поверхности
В обоих методах удельную внешнюю поверхность вычисляют по одинаковой зависимости, используя:
- объём раствора ЦТАБ, израсходованный в контрольном опыте;
- объём раствора ЦТАБ, израсходованный на титрование фильтрата испытуемой пробы;
- концентрацию раствора ЦТАБ 1,125 г/1000 см³;
- массу навески технического углерода;
- поправочный коэффициент, определяемый по стандартному образцу с известной удельной внешней поверхностью.
Поправочный коэффициент действует только для данной партии реактива ЦТАБ и определяется на основе стандартного образца с известным значением удельной поверхности.
Точность, сходимость и контроль результатов
| Показатель | Метод А | Метод Б |
|---|---|---|
| Число параллельных определений | 2 | 2 |
| Допускаемое расхождение между параллельными определениями | Не более 2,0 м²/г | Не более 2,0 м²/г |
| Предельное расхождение между лабораториями | Не более 4 м²/г | Не более 3 м²/г |
| Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности | ±2,7 м²/г | ±2,0 м²/г |
| Доверительная вероятность | 0,95 | 0,95 |
За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Результат записывают с точностью до целого числа.
Правильность выполнения испытания контролируют по отраслевым стандартным образцам в соответствии с инструкцией по применению.
Практические требования к проведению испытания
- при перемешивании и подготовке пробы нельзя разрушать гранулы технического углерода;
- температура помещения во время испытаний должна поддерживаться на уровне (24 ± 2) °C;
- при повторном использовании мембранного фильтра следует предотвращать его высыхание и растрескивание, заполняя стакан устройства дистиллированной водой;
- при непрозрачном фильтрате испытание повторяют заново, а не продолжают с той же суспензией;
- растворы должны быть выдержаны после приготовления не менее 24 ч.
Ссылочные нормативные документы стандарта
| Обозначение | Назначение по стандарту |
|---|---|
| ГОСТ 25699.1-90 | Отбор проб технического углерода |
| ГОСТ 24104-88 | Лабораторные весы |
| ГОСТ 20292-74 | Бюретки и пипетки |
| ГОСТ 25336-82 | Лабораторная стеклянная посуда и эксикаторы |
| ГОСТ 6709-72 | Дистиллированная вода |
| ГОСТ 18300-87 | Этиловый ректификованный технический спирт |
| ГОСТ 20015-88 | Хлороформ |
| ГОСТ 2405-88 | Манометры |
| ГОСТ 27544-87 | Термометры |
| ГОСТ 6613-86 | Сетка 010–014 |
Что учитывать при лабораторном контроле технического углерода
ГОСТ 25699.2-90 полезен для лабораторий и отделов контроля качества, которым требуется сопоставимое определение удельной внешней поверхности технического углерода. При выборе метода необходимо учитывать состав оборудования, наличие хлороформа и коллодиевых фильтров, а также используемую схему титрования.
Для стабильных результатов важно соблюдать требования к температуре, массе навески, времени встряхивания, прозрачности фильтрата и работе со стандартными образцами. Нарушение этих условий может привести к заметному отклонению результата по удельной внешней поверхности.