ГОСТ ISO 2322-2018 Каучук бутадиен-стирольный (SBR) эмульсионной и растворной полимеризации. Методы оценки

Что регламентирует ГОСТ ISO 2322-2018 для оценки каучуков SBR

ГОСТ ISO 2322-2018 устанавливает:

• методы определения физических и химических свойств каучуков;
• стандартные материалы, рецептуры, оборудование и процедуры обработки для оценки вулканизационных характеристик бутадиен-стирольных каучуков (SBR) эмульсионной и растворной полимеризации, включая маслонаполненные.

Стандарт введен в действие с 01.07.2019 и принят взамен ГОСТ ISO 2322-2013.

Пользователь стандарта должен соблюдать требования безопасности и национального законодательства: документ не охватывает все возможные риски лабораторных работ.

Какие типы SBR охватывает стандарт (классификация по группам)

ГОСТ ISO 2322-2018 распространяется на типы каучуков, обычно используемые в виде вулканизатов. Классификация приведена по содержанию стирола и доле блок-сополимера.

Отбор проб SBR и подготовка образцов для испытаний

• Лабораторную пробу отбирают по ISO 1795, масса пробы — примерно 1,5 кг.
• Образцы для испытаний готовят по ISO 1795.

Методы контроля исходного каучука: Муни, летучие вещества, зольность

Вязкость по Муни

• Определяют по ISO 289-1 на образце, подготовленном 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 малый ротор, результат записывают как MS (1 + 4) при 100 °C.

Допускается определение Муни на образце после вальцевания по ISO 1795, но при этом воспроизводимость хуже и результаты могут отличаться.

Содержание летучих веществ

• По ISO 248-1: метод горячего вальцевания или метод с использованием термостата.
• Также допускается определение по ISO 248-2: термогравиметрические методы с использованием автоматического анализатора с инфракрасной сушильной установкой.

Содержание золы

Определяют по ISO 247:2006 (метод A или B).

Стандартные рецептуры смесей для оценки SBR (группы А и В)

Для приготовления смесей используют стандартные контрольные ингредиенты (национальные или международные). При отсутствии стандартных ингредиентов допускается применение ингредиентов, согласованных между заинтересованными сторонами.

Уточнения по контрольным ингредиентам

• SBR 1500 EST больше не применяют; используют коммерчески доступный SBR 1500 (тип согласуют заинтересованные стороны).
• Контрольный техуглерод сушат 1 ч при (125 ± 3) °C 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 и проверяют показатель каждые 6 месяцев. При содержании нерастворимого вещества более 0,75 % материал бракуют или перекристаллизовывают.

Альтернативные рецептуры для маслонаполненного SBR (в зависимости от масла)

Для оценки маслонаполненного SBR общего назначения допускается использовать альтернативные рецептуры (в зависимости от содержания масла) вместо стандартных рецептур для групп А и В.

Как готовят резиновые смеси для оценки: методы A, B, C

Оборудование и процедуры подготовки, смешения ингредиентов и вулканизации должны соответствовать ISO 2393. В ГОСТ ISO 2322-2018 предусмотрены три альтернативных метода смешения, при этом предпочтительно использовать лабораторный закрытый резиносмеситель (метод B).

• Метод A — смешение на лабораторных вальцах.
• Метод B — одностадийное смешение в лабораторном закрытом резиносмесителе (предпочтительно).
• Метод C — двухстадийное смешение: стадия 1 — закрытый резиносмеситель, завершающая стадия — вальцы.

Метод A: ключевые режимы для лабораторных вальцов

• Масса загрузки для стандартных лабораторных вальцов: в 4 раза больше массы по рецептуре (например, 4 × 156,75 г = 627 г или 4 × 141,75 г = 567 г).
• Температура поверхности валков: (50 ± 5) °C.
• Смесь листуют до толщины около 6 мм (для отбора на реометр), затем оставшуюся часть — до 2,2 мм (пластины для испытаний) или до требуемой толщины для колец по ISO 37.
• Перед вулканизацией смесь выдерживают 2–24 ч при стандартных условиях по ISO 23529.

Метод B: одностадийное смешение в закрытом резиносмесителе

• Номинальная вместимость лабораторного смесителя: 65–2000 см³; массу загрузки определяют как «вместимость (см³) × плотность смеси».
• При серии смесей режимы смесителя должны быть одинаковыми; перед следующей загрузкой смеситель охлаждают до 60 °C.
• Техника смешения должна обеспечивать хорошее диспергирование ингредиентов.
• Температура выгружаемой смеси после смешения должна быть не выше 120 °C.

Типовая последовательность операций по ГОСТ ISO 2322-2018:

1. Пластификация каучука — 1,0 мин.
2. Ввод предварительно смешанных оксида цинка и стеариновой кислоты, затем ввод техуглерода — 1,0 мин.
3. Смешение — 5,0 мин.
4. Ввод предварительно смешанных серы и TBBS — 2,0 мин.
5. Выгрузка смеси с фиксацией максимальной температуры.

После выгрузки смесь дополнительно обрабатывают на вальцах при температуре поверхности валков (50 ± 5) °C: один проход при зазоре 0,5 мм, затем два прохода при зазоре 3,0 мм. При необходимости выполняют листование до ≤ 2,2 мм и обеспечивают «каландровый эффект» (четыре прохода сложенной вдвое пластины).

Перед испытаниями и/или вулканизацией образцы выдерживают 2–24 ч по ISO 23529.

Важное ограничение при предварительном смешении ингредиентов: если использовать быстрые смесители для предварительного перемешивания добавок, продолжительность одного периода смешения не должна приводить к разогреву и расплавлению стеариновой кислоты; в стандарте отмечено, что при смешении более 3 с стеариновая кислота может расплавиться и ухудшить равномерность распределения ингредиентов.

Метод C: двухстадийное смешение (закрытый смеситель + вальцы)

На стадии 1 (закрытый резиносмеситель) температура выгружаемой смеси должна быть в диапазоне 150–170 °C. Если температура выходит за пределы диапазона, смесь бракуют. После стадии 1 выполняют прокатку на вальцах (зазор 2,5 мм, температура валков (50 ± 5) °C), листование примерно до 10 мм и выдержку маточной смеси 30 мин – 24 ч по ISO 23529.

На завершающей стадии на вальцах вводят серу и ускоритель, после чего выполняют подрезы и прокатку «рулоном» при зазоре 0,8 мм, затем листуют до 2,2 мм и выдерживают смесь 2–24 ч до вулканизации (ISO 23529).

Параметры реометра для оценки вулканизационных характеристик при 160 °C

Реометр с колеблющимся диском (ISO 3417)

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

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

Испытания вулканизатов на растяжение: режимы вулканизации и выдержка

Упругопрочностные свойства при растяжении определяют по ISO 37. Пластины вулканизуют в трех временных точках, которые должны охватывать подвулканизацию, оптимум и предельную степень вулканизации.

Предпочтительный режим вулканизации

• 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.

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

Прецизионность (справочные данные приложений A и B)

В стандарте приведены результаты программ межлабораторных испытаний (ITP) 1986 и 2003 годов. Показатели прецизионности не следует применять для приемочных испытаний без подтверждения применимости к конкретным материалам и продукции.

В приложении B поясняется, что в отдельных случаях равенство показателей повторяемости и воспроизводимости возможно из‑за особенностей статистического распределения погрешностей (например, бимодальность при малой базе данных).

Как оформлять результаты: требования к протоколу испытаний

Протокол испытаний по ГОСТ ISO 2322-2018 должен содержать:

• обозначение настоящего стандарта;
• полную информацию для идентификации пробы;
• метод определения летучих веществ (ISO 248-1: вальцевание/термостат, или ISO 248-2);
• метод определения золы (ISO 247:2006, метод A или B);
• использованные стандартные контрольные ингредиенты;
• использованную стандартную рецептуру смеси;
• процедуру смешения (A, B или C);
• режим кондиционирования (по соответствующим пунктам раздела 5 и разделу 7);
• использованный метод реометра (ISO 3417 или ISO 6502);
• время определения значения MH на реометре;
• температуру и времена вулканизации;
• все отклонения, необязательные и дополнительные процедуры;
• результаты испытаний с единицами измерения;
• дату проведения испытаний.

Ссылочные нормативные документы (с межгосударственными аналогами)