ГОСТ 26555-85 Резина. Методы определения технического углерода

Назначение стандарта и где его применяют

ГОСТ 26555-85 устанавливает методы определения технического углерода в резиновых смесях, резинах, резиновых и резинометаллических изделиях, а также в прорезиненных тканях. Стандарт предназначен для лабораторного определения массовой доли технического углерода в материалах различного состава.

С учётом изменения № 1 документ распространяется не только на резиновые смеси и изделия, но и на резинометаллические изделия и прорезиненные ткани.

Какие методы определения технического углерода предусмотрены

Стандарт предусматривает три метода определения технического углерода.

Метод А не применяют к резинам на основе хлорсодержащих полимеров, бутадиен-нитрильных полимеров с содержанием нитрила акриловой кислоты более 30 %, а также к резинам, содержащим ингредиенты, способные образовывать углеродистый остаток в процессе пиролиза.

Отбор и подготовка проб для анализа

Из разных мест образца вырубают или вырезают пробу массой от 1 до 5 г и измельчают на кусочки размером не более 2 × 2 × 2 мм.

Для резинометаллических изделий резину срезают ножом или скальпелем. Для резинотканевых изделий образцы предварительно помещают на решётку эксикатора с хлороформом в нижней части на 5–10 ч, затем отделяют резиновый слой от ткани, выдерживают в вытяжном шкафу 20–30 мин для удаления растворителя и сушат в сушильном шкафу при (105 ± 3) °C до постоянной массы.

Когда требуется экстрагирование пробы

Экстрагированию подвергают резины, содержащие в рецептуре смолы и битумы. Для резин применяют хлороформ или смесь ацетона с хлороформом, а для резиновых смесей — ацетон.

Для экстрагирования берут навеску массой от 1 до 5 г, помещают в предварительно взвешенную колбу, добавляют 30–50 см³ растворителя и кипятят с обратным холодильником. Растворитель заменяют каждые 40–60 мин. Затем пробу сушат при 70–80 °C до постоянной массы, охлаждают до (23 ± 2) °C и взвешивают.

Полноту экстрагирования проверяют по отсутствию пятна на часовом стекле после нанесения капли экстракта.

Пиролитический метод определения технического углерода

Сущность метода А заключается в пиролизе полимерной основы резины в потоке инертного газа при заданной температуре, последующем сжигании технического углерода на воздухе или в кислороде и вычислении его массовой доли.

Оборудование и среды для пиролиза

Для проведения анализа используют установку для пиролиза с трубчатой печью, кварцевой или фарфоровой трубкой, системой очистки газа, реометром, кварцевой или платиновой лодочкой и поглотительными склянками. В качестве газов применяют:

• азот с содержанием основного вещества не менее 99,9 % и кислорода не более 0,05 %;
• двуокись углерода с содержанием основного вещества не менее 99,9 %;
• кислород с содержанием основного вещества не менее 99,8 %.

Поглотительные склянки заполняют раствором пирогаллола в гидроокиси калия, серной кислотой и хлористым кальцием.

Режимы пиролиза по типу полимера

Порядок проведения анализа методом А

1. Нагревают трубчатую печь до температуры пиролиза, выбранной по составу резины.
2. Берут навеску массой 0,1–0,5 г и взвешивают в лодочке.
3. Лодочку помещают у входа в трубку на расстоянии 1–2 см от печи.
4. Пропускают азот или двуокись углерода в течение 3–5 мин с заданной скоростью.
5. В течение 4–6 мин продвигают лодочку в горячую зону и выдерживают там установленное время.
6. После пиролиза охлаждают лодочку в холодной зоне 5–10 мин, затем в эксикаторе до (23 ± 2) °C и взвешивают.
7. Проводят выжигание технического углерода в кислороде при (850 ± 50) °C либо в муфельной печи при (550 ± 50) °C.
8. После полного выжигания лодочку с минеральным остатком снова охлаждают и взвешивают.

О полноте выжигания судят по отсутствию чёрных частиц углерода.

Метод окислительного разложения азотной кислотой

Сущность метода В состоит в окислении полимерной части резины концентрированной азотной кислотой, отделении неразложившегося технического углерода и его гравиметрическом определении после выжигания на воздухе при (550 ± 50) °C.

Порядок проведения анализа методом В

1. Берут экстрагированную пробу массой 0,3–0,5 г.
2. Помещают её в стакан вместимостью 100–150 см³ и добавляют 20 см³ азотной кислоты, нагретой до 50–60 °C.
3. Выдерживают при (23 ± 2) °C в течение 10–12 ч.
4. Добавляют ещё 20 см³ азотной кислоты и выпаривают на водяной бане до разложения полимерной части.
5. К остатку добавляют 25 см³ азотной кислоты, перемешивают и фильтруют через тигель Гуча с вкладышем, предварительно прокалённый и взвешенный.
6. Промывают остаток азотной кислотой до обесцвечивания промывных вод, затем водой (175 ± 25) см³ при 40–70 °C до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге.
7. Промывают остаток ацетоном, затем сушат в сушильном шкафу при (150 ± 5) °C до постоянной массы.
8. После охлаждения взвешивают, затем выжигают технический углерод в муфельной печи при (550 ± 50) °C, снова охлаждают и взвешивают.

Метод окислительного разложения гидроперекисью третичного бутила

Метод С применяют тогда, когда определить технический углерод пиролитическим методом или методом азотной кислоты затруднительно. Сущность метода — в окислении полимерной части после предварительного набухания в п-дихлорбензоле при температуре (125 ± 5) °C гидроперекисью третичного бутила с последующим гравиметрическим определением остатка технического углерода.

Порядок проведения анализа методом С

1. Берут навеску экстрагированной резины массой 0,3–0,5 г и помещают в коническую колбу с боковым отводом, содержащую 20 г п-дихлорбензола.
2. Колбу нагревают до появления белых паров и выдерживают при (125 ± 5) °C 60–90 мин.
3. После охлаждения до 80–90 °C через холодильник медленно добавляют 10 см³ гидроперекиси третичного бутила и осторожно нагревают ещё 50–60 мин.
4. Смесь охлаждают и выдерживают 1–2 ч. При полном разложении технический углерод осаждается на дне, а раствор становится прозрачным.
5. Если разложение неполное, испытание повторяют на новой навеске, увеличивая время обработки на 50 %.
6. К охлаждённой до 50–60 °C смеси добавляют 100–200 см³ толуола.
7. Содержимое фильтруют через тигель Гуча с вкладышем, остаток промывают толуолом и ацетоном.
8. Далее сушат, взвешивают, выжигают углерод при (550 ± 50) °C, охлаждают и снова взвешивают.

Расчёт массовой доли технического углерода

Во всех методах массовую долю технического углерода определяют гравиметрически по разности масс остатка до и после выжигания углерода.

• для неэкстрагированной резины — по массе остатка после пиролиза и массе минеральной части;
• для экстрагированной резины — с учётом массы экстрагированной навески и массовой доли экстрагируемых веществ.

Результат округляют до первого десятичного знака.

Требования к точности и повторяемости результата

За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Если результат отдельного определения отклоняется от среднего арифметического более чем на 5 % с доверительной вероятностью 95 %, испытание повторяют вновь на том же количестве образцов.

Что указывают в протоколе испытаний

Протокол испытаний должен содержать:

• дату испытания;
• марку резины и номер партии;
• наименование метода испытания;
• количество испытанных образцов;
• массовую долю технического углерода в резине;
• обозначение настоящего стандарта.

Сравнение методов по области применения

Нормативные документы и материалы, используемые при испытаниях