ГОСТ 28858-90 Каучук и каучуковый латекс. Определение марганца фотометрическим методом с использованием йоднокислого натрия

Назначение стандарта для определения марганца в каучуке и латексе

ГОСТ 28858-90 устанавливает фотометрические методы определения марганца в каучуках и каучуковых латексах после окисления йоднокислым натрием. Документ применяют для оценки общего содержания марганца в натуральных и синтетических каучуках, латексах и резиновых смесях, не содержащих хлора.

Стандарт основан на том, что после соответствующей подготовки пробы марганец переводят в окрашенную форму, а затем измеряют оптическую плотность раствора при длине волны около 525 нм.

Почему контролируют содержание марганца

Во введении стандарта указано, что некоторые формы марганца могут быть катализатором окислительного распада натурального каучука. В наполненных каучуках под влиянием отдельных ингредиентов, особенно ненасыщенных кислот, марганец может переходить в более активную форму. Поэтому на практике определяют общее содержание марганца, так как общепринятого метода разделения каталитически активных и неактивных форм на момент принятия стандарта не существовало.

Какие методы предусмотрены ГОСТ 28858-90

Стандарт содержит два метода определения марганца.

Оба метода не предназначены для материалов, содержащих хлор.

Когда выбирают общий метод

Общий метод предназначен для наполненных или вулканизованных каучуков, не содержащих хлора. На этот вариант не влияет присутствие тяжелых наполнителей, таких как синтетические и природные силикаты, карбонат кальция в различных формах и сложные ингредиенты, образующие нерастворимые фосфаты в условиях испытания.

Когда применяют ограниченный метод

Ограниченный метод используют для натурального каучука, латекса и смешанных каучуков, если в них отсутствуют большие количества тяжелых нейтральных силикатных наполнителей и других компонентов, например диоксида титана, образующего нерастворимый фосфат в условиях испытания. Для этого метода содержание таких наполнителей должно быть не более 10 %.

Сущность общего фотометрического метода

Общий метод включает следующие операции:

1. озоление каучука в платиновом тигле;
2. сплавление золы с фторборатом натрия;
3. обработку серной и азотной кислотами;
4. удаление нерастворимых веществ;
5. окисление марганца до марганцовокислой соли кипячением с йоднокислым натрием;
6. фотометрическое измерение окрашенного раствора.

Реактивы для общего метода

Для анализа следов металла используют реактивы аналитической чистоты и только стабилизированную воду.

Как готовят стандартный раствор марганца

Стандарт допускает два способа приготовления исходного раствора:

• из 0,720 г перманганата калия;
• из 0,770 г сульфата марганца MnSO₄·H₂O.

После последовательного разбавления получают раствор, в котором 1 см³ содержит 0,01 мг марганца. Каждый рабочий стандартный раствор готовят непосредственно перед испытанием.

Оборудование для общего метода

Подготовка проб для анализа

Стандарт устанавливает отдельные правила отбора и подготовки проб:

• для натурального каучука — по ГОСТ 27109-86;
• для латекса — по ГОСТ 24920-81;
• для наполненных каучуков — вырубают 10 г из образца, при необходимости из нескольких участков.

Приготовление образца

• сырой каучук режут на кусочки массой примерно 0,1 г и взвешивают навеску 10 г с точностью до 10 мг;
• латекс берут в количестве, содержащем около 10 г сухого вещества, затем высушивают до постоянной массы по ГОСТ 28862-90 и режут на мелкие кусочки;
• вулканизованный каучук крошат механически или вручную.

На всех стадиях подготовки следует избегать загрязнения пробы металлами.

Проведение анализа по общему методу

Озоление и сплавление

Навеску помещают во взвешенный платиновый тигель. Одновременно обязательно готовят контрольный раствор в таком же тигле без образца. Тигель с пробой нагревают на пламени до обугливания, затем помещают в муфельную печь при 550 ± 25 °C до полного окисления углерода.

После охлаждения определяют массу золы, дважды обрабатывают ее концентрированной серной кислотой и вновь прогревают. Затем к охлажденной золе добавляют 8 частей фторбората натрия на 1 часть золы по массе, но не более 8 г, и нагревают до получения прозрачного плава или до полного завершения реакции.

Растворение и окисление

К охлажденному тиглю добавляют 12 см³ воды и 4 см³ серной кислоты, расплав осторожно растворяют, смывают содержимое в коническую колбу и дополнительно обрабатывают тигель 10 см³ воды и 2 см³ серной кислоты. Затем в колбу добавляют 5 см³ азотной кислоты, фильтруют, промывают горячей стабилизированной водой и доводят объем до 40 см³.

После этого добавляют 0,3 г йоднокислого натрия и кипятят раствор 10 мин для полного развития окраски. Затем раствор охлаждают, при необходимости удаляют помутнение центрифугированием или фильтрованием через пористый фильтр, переносят в мерную колбу на 50 см³ и доводят объем до метки стабилизированной водой при 20 °C.

Если окраска быстро обесцвечивается, это указывает на неполное удаление органического вещества или хлорида. В таком случае определение повторяют с дополнительной обработкой серной кислотой.

Калибровка и фотометрическое измерение

Для построения калибровочной кривой готовят серию стандартных растворов, содержащих стабилизированную воду, серную и азотную кислоты, а также от 0 до 10 см³ стандартного раствора марганца. Во все растворы добавляют по 0,3 г йоднокислого натрия, кипятят 10 минут, охлаждают и доводят объем до 50 см³.

Кюветы предварительно ополаскивают раствором перманганата калия, затем стабилизированной водой и соответствующим раствором. Оптическую плотность измеряют при длине волны около 525 нм. Показание корректируют вычитанием оптической плотности контрольного раствора.

Сущность ограниченного метода

Ограниченный метод предусматривает:

1. озоление каучука в кварцевом тигле;
2. обработку золы серной кислотой и кислым сернокислым калием для перевода марганца в растворимую форму;
3. растворение золы в разбавленной серной кислоте;
4. связывание железа ортофосфорной кислотой;
5. окисление марганца йоднокислым натрием;
6. измерение оптической плотности при 525 нм.

Реактивы и оборудование для ограниченного метода

Порядок испытания по ограниченному методу

Пробу режут на кусочки не более 0,1 г и помещают в кварцевый тигель. После обугливания и озоления при 550 ± 25 °C золу дважды обрабатывают серной кислотой. Затем добавляют 2–3 г кислого сернокислого калия и нагревают до получения прозрачного плава.

К полученной золе добавляют 20 см³ разбавленной серной кислоты, растворяют ее на паровой бане, фильтруют через пористый стеклянный фильтр, промывают водой и к фильтрату добавляют 3 см³ ортофосфорной кислоты. Если желтая окраска от железа сохраняется, вводят еще 1 см³ кислоты.

Далее добавляют 0,3 г йоднокислого натрия, кипятят 10 мин и затем еще 10 мин выдерживают при температуре выше 90 °C до полного развития окраски перманганата. После охлаждения раствор доводят стабилизированной водой до 50 см³ и измеряют оптическую плотность так же, как и в общем методе.

Выражение результатов анализа

За результат в обоих методах принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Результат выражают в миллиграммах марганца на 1 кг образца.

Что включают в отчет об испытании

Отчет по общему или ограниченному методу должен содержать:

1. тип и идентификацию образца;
2. ссылку на применяемый метод;
3. полученный результат;
4. отклонения, обнаруженные при определении;
5. операции, не предусмотренные стандартом или необязательные.

Ссылочные нормативные документы