ГОСТ ISO 2322-2013 Каучук бутадиен-стирольный (SBR) эмульсионной и растворной полимеризации. Методы оценки

Назначение ГОСТ ISO 2322-2013 и что он регламентирует

ГОСТ ISO 2322-2013 распространяется на бутадиен-стирольные каучуки (SBR) эмульсионной и растворной полимеризации, включая маслонаполненные, и устанавливает физические и химические методы испытаний.

В документе также приведены стандартные ингредиенты, рецептуры, оборудование и режимы приготовления и вулканизации резиновых смесей, применяемых для оценки вулканизационных характеристик и свойств вулканизатов.

Требование по безопасности: испытания выполняют специалисты, владеющие лабораторными навыками; стандарт не охватывает все вопросы охраны труда и промышленной безопасности.

Какие каучуки SBR рассматривает стандарт (группы А и В)

Для целей оценки SBR в стандарте выделены группы каучуков (обычно оцениваемых в виде вулканизатов) по содержанию стирола и доле блок-сополимера.

Отбор проб и подготовка лабораторной пробы

• Лабораторную пробу отбирают по ISO 1795, ориентировочная масса пробы: около 1,5 кг.
• Подготовку пробы (дальнейшие подготовительные процедуры) выполняют по ISO 1795.

Испытания исходного каучука SBR: Муни, летучие вещества, зольность

Вязкость по Муни

• Определяют по ISO 289-1 на пробе, подготовленной по предпочтительной процедуре ISO 1795 (без вальцевания каучука).
• Результат записывают как ML (1 + 4) при 100 °C.
• Если ML (1 + 4) при 100 °C > 100 единиц Муни, допускается использовать малый ротор, результат записывают как MS (1 + 4) при 100 °C.

Допускается определять Муни на пробе после вальцевания по ISO 1795, но воспроизводимость хуже и результаты могут отличаться.

Содержание летучих веществ

Определяют по ISO 248 (метод горячего вальцевания или метод с использованием термостата/сушильного шкафа — в зависимости от применяемой редакции/части метода).

Зольность

Определяют по ISO 247 (метод A или B).

Стандартные рецептуры смесей для оценки SBR (по ГОСТ ISO 2322-2013)

Базовые стандартные рецептуры для групп А и В

Примечания по ингредиентам:

• Ранее применявшийся SBR 1500 EST не используют; применяют коммерчески доступный SBR 1500 (тип согласуют заинтересованные стороны).
• Контрольный технический углерод сушат при (125 ± 3) °C в течение 1 ч и хранят в герметичном сосуде.
• TBBS поставляют в виде порошка; исходное содержание нерастворимого вещества — не более 0,3 % (по ISO 11235). TBBS хранят в закрытом сосуде при комнатной температуре, проверяют нерастворимое вещество каждые 6 месяцев. При значении более 0,75 % материал бракуют или перекристаллизовывают.

Альтернативные рецептуры для маслонаполненного SBR (по ASTM D 3185)

Для оценки маслонаполненного SBR общего назначения допускается применять альтернативные рецептуры (в зависимости от массовой части масла в каучуке), вместо рецептур для групп А/В.

Смешение и подготовка смесей: вальцы и закрытый резиносмеситель

Оборудование, методы подготовки, смешения ингредиентов и вулканизации должны соответствовать ISO 2393. В стандарте предусмотрены три альтернативные процедуры:

• Метод A — смешение на вальцах.
• Метод B — одностадийное смешение в закрытом резиносмесителе.
• Метод C — двухстадийное смешение: начальная стадия в закрытом резиносмесителе, завершающая стадия на вальцах.

Критерий приемлемости смеси по массе

После смешения определяют массу смеси. Если масса отличается от расчетной более чем на +0,5 % или −1,5 %, смесь бракуют и проводят повторное смешение.

Метод A — смешение на вальцах (основные условия)

• Температура поверхности валков: (50 ± 5) °C (если отдельно не оговорено в шагах).
• Масса загрузки ингредиентов для стандартных вальцов: в 4 раза больше массы по рецептуре (например, 4 × 156,75 г = 627 г или 4 × 141,75 г = 567 г).

Ключевые этапы и ориентировочные времена по процедуре, приведенной в стандарте:

• Перед вулканизацией смесь выдерживают 2–24 ч (по возможности при стандартной температуре и влажности по ISO 23529).

Метод B — одностадийное смешение в закрытом резиносмесителе

• Для смесителя номинальным объемом 65–2000 см³ массу загрузки задают как произведение объема (см³) на плотность смеси.
• Перед следующей загрузкой смеситель охлаждают до 60 °C; режим контроля температуры в серии не изменяют.
• Температура выгружаемой смеси должна быть выше 120 °C (при необходимости регулируют массу загрузки или начальную температуру).

После выгрузки смесь дополнительно обрабатывают на вальцах: один проход при зазоре 0,5 мм и температуре валков (50 ± 5) °C, затем два прохода при зазоре 3,0 мм. Далее смесь выдерживают 2–24 ч перед испытаниями/вулканизацией (ISO 23529).

Метод C — двухстадийное смешение (закрытый смеситель + вальцы)

На начальной стадии смешения в закрытом смесителе требуется обеспечить равномерное распределение ингредиентов, а температура выгружаемой смеси должна быть 150–170 °C. Смесь с температурой вне диапазона бракуют.

После начальной стадии: три прохода на вальцах при зазоре 2,5 мм и температуре валков (50 ± 5) °C, листование примерно до 10 мм, контроль массы; выдержка маточной смеси 30 мин – 24 ч (ISO 23529).

На завершающей стадии на вальцах вводят серу и ускоритель, затем выполняют подрезы, «рулонные» пропуски при зазоре 0,8 мм, листование до 2,2 мм, контроль массы и выдержку перед вулканизацией 2–24 ч.

Определение вулканизационных характеристик на реометре при 160 °C

Реометр с колеблющимся диском (ISO 3417)

Определяют стандартные характеристики ML, MH, t_s1, t_c(50), t_c(90) при условиях:

• частота колебаний: 1,7 Гц (100 циклов/мин);
• амплитуда: 1° дуги;
• чувствительность: выбирают так, чтобы смещение при MH было не менее 75 % шкалы (для некоторых каучуков 75 % может не достигаться);
• температура полуформ: (160,0 ± 0,3) °C;
• время предварительного прогрева: не нормируется.

Безроторный реометр (ISO 6502)

Определяют характеристики ML, MH, t_s1, t_c(50), t_c(90) при условиях:

• частота колебаний: 1,7 Гц (100 циклов/мин);
• амплитуда: 0,5° дуги;
• чувствительность: как выше (цель — не менее 75 % шкалы при MH);
• температура полуформ: (160,0 ± 0,3) °C;
• время предварительного прогрева: не нормируется.

Испытания вулканизатов на растяжение и режимы вулканизации

Для определения упругопрочностных свойств при растяжении (по ISO 37) готовят вулканизованные пластины и выбирают три периода вулканизации, включающие подвулканизацию, оптимум и предельную степень вулканизации.

Предпочтительный режим

• Температура: 145 °C
• Время: три значения из ряда 15, 25, 35, 50, 75 мин

Допускаемый альтернативный режим

• Температура: 150 °C
• Время: три значения из ряда 10, 15, 20, 25, 30, 35, 50 мин

Результаты при альтернативном режиме могут отличаться от результатов при предпочтительном режиме.

После вулканизации пластины выдерживают 16–96 ч при стандартной температуре и по возможности стандартной влажности (ISO 23529), затем проводят испытания по ISO 37.

Прецизионность результатов (справочные сведения из приложений)

В стандарте приведены данные прецизионности по программам межлабораторных испытаний (ITP) 1986 и 2003 годов. Эти показатели не следует применять для приемочных испытаний без документального подтверждения пригодности для конкретных материалов/продукции.

Повышенный разброс по реометру при смешении в закрытом смесителе в основном связан с применением смесителей разного типа в разных лабораториях.

Что обязательно указывать в протоколе испытаний по ГОСТ ISO 2322-2013

Протокол испытаний должен включать:

• обозначение стандарта;
• информацию для идентификации пробы;
• метод определения летучих веществ (горячее вальцевание или термостат/шкаф);
• метод определения золы (ISO 247, метод A или B);
• данные о стандартных образцах (при наличии/применении);
• стандартную рецептуру смеси;
• процедуру смешения (метод A/B/C);
• режим кондиционирования смеси и/или образцов;
• какой метод реометра применяли (ISO 3417 или ISO 6502);
• время определения MH на реометре;
• температуру и время вулканизации;
• любые отклонения и необязательные/непредусмотренные процедуры;
• результаты испытаний с единицами измерения;
• дату проведения испытаний.

Ссылочные нормативные документы и соответствующие ГОСТ