ГОСТ 26555-85
(СТ СЭВ 4477-84)

Группа Л69

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

РЕЗИНА

Методы определения технического углерода

Rubber. Methods of carbon black content determination

ОКСТУ 2509

Срок действия с 01.01.86
до 01.01.91*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94
 Межгосударственного Совета по стандартизации,
 метрологии и сертификации (ИУС N 11/12, 1994 год). -
Примечание изготовителя базы данных.

     РАЗРАБОТАН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР
     
     ИСПОЛНИТЕЛИ
     
     А.А.Донцов, М.А.Закирова, А.А.Лапшова, Б.М.Чаусова, Н.Г.Сацко, В.Г.Шашкова, В.А.Сапронов, Ю.М.Сташенко, Р.А.Игнатьева
     
     ВНЕСЕН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР
     
     Член Коллегии Ю.В.Павленко
     
     УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 3 июня 1985 г. N 1561
     
     
     Настоящий стандарт устанавливает методы определения технического углерода в резиновых смесях, резинах и резиновых изделиях (далее - резинах):
     
     пиролитический метод - для резины на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных каучуков, этилен-пропиленовых сополимеров и соответствующих терполимеров, силоксановых, акрилатных, карбоксилатных и бутилкаучуков (за исключением резин смоляной вулканизации);
     
     метод окислительного разложения азотной кислотой - для резин на основе галогенсодержащих полимеров и каучуков, указанных для пиролитического метода, за исключением бутилкаучуков, хлорсульфированного полиэтилена и фторкаучуков;
     
     метод окислительного разложения гидроперекисью третичного бутила - для резин, содержание технического углерода в которых указанными методами определить затруднительно, например, резин на основе хлорсульфированного полиэтилена и фторкаучуков.
     
     Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4477-84.
     
     

1. ПИРОЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

     1.1. Сущность метода
     
     Сущность метода заключается в пиролизе полимерной основы резины в потоке инертного газа при заданной температуре, последующем сжигании технического углерода на воздухе или в кислороде и вычислении массовой доли технического углерода.
     
     1.2. Метод отбора образцов
     
     Из разных мест, отобранных для испытания резин, вырубают или вырезают пробу массой от 1 до 5 г и измельчают на кусочки размером не более 2х2х2 мм.
     
     1.3. Аппаратура, реактивы и растворы
     
     Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.
          

     Установка для проведения пиролиза (чертеж), обеспечивающая температуру электрической трубчатой печи 500-1000 °С с погрешностью ±50 °С и состоящая из:
     
     

Схема установки для пиролиза

1 - реометр; 2 - поглотительная склянка с раствором пирогаллола;
3 - поглотительная склянка с серной кислотой; 4 - поглотительная склянка с хлористым кальцием;
5 - платиновая или кварцевая лодочка; 6 - электропечь; 7 - кварцевая или фарфоровая трубка;
8 - поглотительная склянка с ксилолом

     
     кварцевой или фарфоровой трубки, длина и диаметр которой определяются размерами печи;
     
     установки для очистки газа, состоящей из трех последовательно соединенных поглотительных склянок типа Дрекселя;
     
     реометра по ГОСТ 9932-75 для измерения расхода газов с погрешностью ±0,5 дм/мин;
     
     лодочки платиновой по ГОСТ 6563-75 или кварцевой.
     

     Прибор для экстракции по ГОСТ 24576-81.
     
     Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-80*, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.
_______________
     * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 24104-2001, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

     
     Часы электрические вторичные показывающие, типа ВЧС М-2ПВ по ГОСТ 22527-77, с ценой деления 1,0 мин.
     
     Термометр ртутный лабораторный стеклянный по ГОСТ 215-79, с пределами измерения 0-100 °С и ценой деления 1,0 °С.
     
     Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (100±3) °С.
     
     Эксикатор по ГОСТ 25336-82.
     
     Холодильник стеклянный лабораторный по ГОСТ 25336-82.
     
     Колбы конические стеклянные по ГОСТ 25336-82, вместимостью 100 см.
     
     Стекло часовое.
     
     Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74, вместимостью 100 и 500 см.
     
     Кальций хлористый по ГОСТ 4460-77, безводный.
     
     Пирогаллол по ГОСТ 6408-75.
     
     Калия гидроокись по ГОСТ 24363-80.
     
     Кислота серная по ГОСТ 4204-77, плотностью 1,84 г/см.
     
     Ацетон по ГОСТ 2603-79.
     
     Хлороформ.
     
     Ксилол.
     
     Азот газообразный по ГОСТ 9293-74 с объемной долей основного вещества не менее 99,9% и кислорода не более 0,05%.
     
     Двуокись углерода газообразная по ГОСТ 8050-76* с объемной долей основного вещества не менее 99,9%.
_______________
     * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 8050-85. - Примечание изготовителя базы данных.

     Кислород газообразный по ГОСТ 5583-78 с содержанием основного вещества не менее 99,8%.
     
     Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
     
     Для испытаний применяют реактивы квалификации ч.д.а.
     
     1.4. Подготовка к испытанию
     
     1.4.1. Приготовление растворов
     
     Смешивают 21 г пирогаллола, растворенного в 30 см воды при температуре (50±1) °С с 150 г раствора гидроокиси калия в 450 см воды.
     
     Смешивают 300 см ацетона с 700 см хлороформа.
     
     1.4.2. Экстрагирование проб
     
     Экстрагированию подвергают резины, содержащие в рецептуре смолы и битумы. Для резин используют хлороформ или смесь ацетона с хлороформом, а для резиновых смесей - ацетон.
     
     От пробы, полученной по п.1.2, берут навеску массой от 1 до 5 г, помещают в предварительно взвешенную колбу для экстрагирования. В колбу заливают 30-50 см растворителя и кипятят с обратным холодильником. Растворитель меняют каждые 40-60 мин.
     
     Полноту экстрагирования проверяют на часовом стекле по отсутствию пятна при нанесении капли экстракта. Затем пробу сушат при температуре 70-80 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.
     
     Массовую долю экстрагируемых веществ () в процентах вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса колбы с резиной до экстрагирования, г;
     
      - масса колбы с резиной после экстрагирования, г;
     
      - масса навески резины, г.
     
     1.4.3. При анализе резин неизвестного состава определяют тип полимера по ГОСТ 24974-81.
     
     1.4.4. Подготовка установки
     
     1.4.4.1. Поглотительные склянки заполняют растворами пирогаллола в гидроокиси калия, серной кислотой и хлористым кальцием соответственно.
     
     1.4.4.2. Кварцевую или платиновую лодочку прокаливают при температуре (850±50) °С до постоянной массы.
     
     1.5. Проведение испытания
     
     1.5.1. Нагревают трубчатую печь до температуры пиролиза, выбранной в зависимости от состава резины по таблице.
     
     

     
     
     1.5.2. От пробы, подготовленной по п.1.4.2 или отобранной по п.1.2, берут навеску в количестве от 0,1 до 0,5 г и взвешивают в лодочке.
     
     1.5.3. Лодочку с навеской помещают у входа в трубку для сжигания на расстоянии 1-2 см от печи.
     
     1.5.4. Закрывают трубку пробкой с устройством для ввода газа и пропускают азот или двуокись углерода в течение 3-5 мин со скоростью, выбранной по таблице. Скорость подачи газа измеряют реометром.
     
     1.5.5. Лодочку постепенно в течение 4-6 мин продвигают перемещением трубки до середины печи в горячую зону и оставляют там до окончания пиролиза, поддерживая при этом постоянную скорость прохождения газа. Продолжительность пребывания навески в горячей зоне приведена в таблице.
     
     1.5.6. По окончании пиролиза лодочку перемещают в холодную часть трубки и охлаждают 5-10 мин при той же скорости газа. Продукты пиролиза через поглотительную склянку, заполненную ксилолом, отводят в вытяжной шкаф.
     
     1.5.7. Лодочку осторожно извлекают из холодной части трубки, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.
     
     1.5.8. Проводят окисление технического углерода по одному из способов:
     
     способ 1. Лодочку вновь помещают в холодную зону трубки для пиролиза. Трубку закрывают пробкой с устройством для ввода кислорода, пропускают кислород со скоростью 50-80 см/мин и, продвигая трубку с лодочкой в горячую зону печи в течение 4-6 мин, выжигают углерод при температуре (850±50) °С;
     
     способ 2. Лодочку помещают в муфельную печь, нагретую до температуры (550±50) °С, и выжигают углерод.
     
     О полноте выжигания судят по отсутствию черных частиц углерода.
     
     1.5.9. Лодочку с оставшейся в ней минеральной частью вынимают из печи, охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.
     
     1.6. Обработка результатов
     
     1.6.1. Массовую долю технического углерода () в процентах при пиролизе неэкстрагированной резины вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса лодочки с навеской после пиролиза, г;
     
      - масса лодочки с минеральной частью, г;
     
      - масса неэкстрагированной резины, г.
     
     1.6.2. Массовую долю технического углерода () в процентах при пиролизе экстрагированных резин вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса лодочки с навеской после пиролиза, г;
     
      - масса лодочки с минеральной частью, г;
     
      - масса экстрагированной резины, г;
     
      - массовая доля экстрагируемых веществ, определенная по п.1.4.2, %.
     
     Результат округляют до первого десятичного знака.
     
     1.6.3. За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. При этом предельное отклонение каждого значения от среднего арифметического не должно превышать 5% отн.
     
     1.6.4. Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:
     
     дату испытания;
     
     марку резины и номер партии;
     
     наименование метода испытания;
     
     количество испытанных образцов;
     
     массовую долю технического углерода в резине;
     
     обозначение настоящего стандарта.
     
     

2. МЕТОД ОКИСЛЕНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

     2.1. Сущность метода
     
     Сущность метода заключается в окислении полимерной части резины концентрированной азотной кислотой, отделении неразложившегося технического углерода, который определяют гравиметрически после выжигания на воздухе при температуре (550±50) °С.
     
     2.2. Метод отбора образцов
     
     Отбор образцов - по п.1.2.
     
     2.3. Аппаратура, реактивы и растворы
     
     Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.
     
     Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (150±5) °С.
     
     Часы электрические вторичные показывающие, типа ВЧС М-2ПВ по ГОСТ 22527-77, с ценой деления 1,0 мин.
     
     Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-80, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.
     
     Термометр ртутный лабораторный стеклянный по ГОСТ 215-79 с пределами измерения 0-200 °С и ценой деления 1,0 °С.
     
     Баня водяная.
     
     Эксикатор по ГОСТ 25336-82.
     
     Колба Бунзена по ГОСТ 25336-82.
     
     Стаканы стеклянные по ГОСТ 25336-82, вместимостью 100-150 см.
     
     Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74, вместимостью 50 и 100 см.
     
     Стекло часовое.
     
     Насос водоструйный по ГОСТ 25336-82.
     
     Тигли Гуча по ГОСТ 9147-80 N 1 (диаметром 25-40 мм) или N 2 (диаметром 35-45 мм).
     
     Асбест или стекловата для приготовления вкладышей в тигли Гуча.
     
     Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, плотностью 1,4 г/см.
     
     Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, массовая доля 2%.
     
     Ацетон по ГОСТ 2603-79.
     
     Хлороформ.
     
     Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
     
     Для испытаний применяют реактивы квалификации ч.д.а.
     
     2.4. Подготовка к испытанию
     
     2.4.1. Экстрагируют резины всех типов по п.1.4.2.
     
     2.4.2. Смешивают 300 см ацетона с 700 см хлороформа.
     
     2.5. Проведение испытаний
     
     2.5.1. Навеску резины массой от 0,3 до 0,5 г помещают в стакан вместимостью 100-150 см, наливают 20 см азотной кислоты, нагретой до температуры 50-60 °С, накрывают часовым стеклом и выдерживают при температуре (23±2) °С 10-12 ч. Затем добавляют еще 20 см азотной кислоты, помещают на водяную баню и выпаривают. Разложение считают законченным, если на поверхности не появляются пузырьки или пена. Допускается выпаривание досуха. Разложение ведут до исчезновения в стакане кусочков резины. Если резина не разложилась, операцию повторяют.
     
     2.5.2. После выпаривания кислоты к остатку добавляют еще 25 см азотной кислоты, содержимое тщательно перемешивают стеклянной палочкой, переносят на фильтр тигля Гуча с вкладышем, предварительно прокаленный в течение (60±10) мин при температуре (550±50) °С в муфельной печи, и взвешивают. Фильтруют с помощью водоструйного насоса. Остаток на фильтре промывают азотной кислотой до обесцвечивания промывных вод. Затем отсоединяют колбу Бунзена от водоструйного насоса, фильтрат отбрасывают. Остаток на фильтре промывают водой (175±25) см, нагретой до температуры 40-70 °С.
     
     2.5.3. Фильтрат отбрасывают и остаток на фильтре трижды промывают порциями по 10 см ацетона или смесью ацетона с хлороформом.
     
     2.5.4. Тигель с остатком выдерживают в термостате при температуре (150±5) °С до постоянной массы, затем охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и взвешивают.
     
     2.5.5. Муфельную печь нагревают до температуры (550±50) °С, переносят в нее тигель и выдерживают до полного выжигания углерода, затем тигель охлаждают в эксикаторе до температуры (23±2) °С и снова взвешивают.
     
     2.6. Обработка результатов
     
     Обработка результатов - по п.1.5. Массовую долю технического углерода () в процентах вычисляют по формуле
     

,

     
где  - масса тигля с навеской после выдержки в термостате, г;
         
      - масса тигля с навеской после выдержки в муфельной печи, г;
     
      - масса экстрагированной резины, г;
     
      - массовая доля экстрагируемых веществ, определенная по п.1.3.2, %.
     
     

3. МЕТОД ОКИСЛЕНИЯ ГИДРОПЕРЕКИСЬЮ ТРЕТИЧНОГО БУТИЛА

     3.1. Сущность метода
     
     Сущность метода заключается в окислении полимерной части резины после предварительного набухания в -дихлорбензоле при температуре (125±5) °С гидроперекисью третичного бутила, отделении неразложившегося технического углерода и его гравиметрическом определении после выжигания на воздухе при температуре (550±50) °С.
     
     3.2. Метод отбора образцов
     
     Отбор образцов - по п.1.2.
     
     3.3. Аппаратура, реактивы и растворы
     
     Печь муфельная с регулированием температуры в пределах 500-900 °С с погрешностью ±50 °С.
     
     Шкаф сушильный любой марки, обеспечивающий температуру нагрева (150±5) °С.
     
     Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-80, 2-го класса точности с пределом взвешивания 200 г.
     
     Часы электрические вторичные показывающие, типа ВЧС М-2ПВ по ГОСТ 22527-77, с ценой деления 1,0 мин.
     
     Электроплитка закрытого типа по ГОСТ 306-76.
     
     Термометр ртутный лабораторный стеклянный по ГОСТ 215-79 с пределами измерения 0-150 °С и ценой деления 1,0 °С.
     
     Насос водоструйный по ГОСТ 25336-82.
     
     Тигли Гуча по ГОСТ 9147-80 N 1 (диаметром 25-40 мм) или N 2 (диаметром 35-45 мм).
     
     Асбест или стекловата для приготовления вкладышей в тигли Гуча.
     
     Эксикатор по ГОСТ 25336-82.
     
     Холодильник стеклянный лабораторный по ГОСТ 25336-82.
     
     Колбы Бунзена по ГОСТ 25336-82.
     
     Цилиндр мерный по ГОСТ 1770-74, вместимостью 50 см.
     
     Кислота азотная по ГОСТ 4461-77, плотностью 1,4 г/см.
     
     Кислота соляная, раствор, массовая доля 2%.
     
     -дихлорбензол.
     
     Толуол по ГОСТ 5789-78.
     
     Гидроперекись третичного бутила.
     
     Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
     
     Для испытания применяют реактивы квалификации ч.д.а.
     
     3.4. Подготовка к испытанию
     
     Подготовка к испытанию - по п.2.3.
     
     3.5. Проведение испытания
     
     3.5.1. Навеску резины массой от 0,3 до 0,5 г помещают в коническую колбу с боковым отводом, содержащую 20 г -дихлорбензола.
     
     3.5.2. Колбу помещают на электрическую плитку, соединяют с обратным холодильником, в боковой отвод вводят термометр так, чтобы его конец находился в смеси.
     
     3.5.3. Колбу со смесью осторожно нагревают до образования белых паров и при температуре (125±5) °С выдерживают в течение 60-90 мин.
     
     3.5.4. Затем смесь охлаждают до температуры 80-90 °С, через холодильник медленно добавляют 10 см гидроперекиси третичного бутила и осторожно нагревают в течение 50-60 мин. При добавлении гидроперекиси третичного бутила электроплитка должна быть выключена.
     
     3.5.5. Смесь охлаждают и выдерживают в течение 1-2 ч. При полном разложении резины технический углерод осаждается на дне колбы и раствор становится прозрачным. При неполном разложении резины необходимо повторить испытание на новой навеске резины, увеличивая на 50% время обработки.
     
     3.5.6. К охлажденной до температуры 50-60 °С смеси медленно через холодильник добавляют 10-20 см толуола.
     
     3.5.7. Содержимое колбы переносят на фильтр тигля Гуча с вкладышем, предварительно прокаленного в течение (60±10) мин при температуре (550±50) °С в муфельной печи и взвешенного. Фильтруют с помощью водоструйного насоса.
     
     При прилипании технического углерода к стенкам колбы его снимают с помощью стекловаты и помещают в тигель.
     
     3.5.8. Остаток на фильтре три раза промывают толуолом по 10 см. Колбу Бунзена отсоединяют от водоструйного насоса, фильтрат отбрасывают.
     
     3.5.9. Остаток на фильтре промывают три раза ацетоном по 10 см, фильтрат отбрасывают. Далее испытание проводят по пп.2.4.4; 2.4.5.
     
     3.6. Обработка результатов
     
     Обработка результатов - по п.2.5.