ГОСТ 9.717-91 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Метод определения массовой доли химически и физически связанной воды

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ

МАТЕРИАЛЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ
ХИМИЧЕСКИ И ФИЗИЧЕСКИ СВЯЗАННОЙ ВОДЫ

ГОСТ 9.717-91

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.92

Настоящий стандарт распространяется на полимерные материалы и изделия из них (материалы) и устанавливает метод определения массовой доли химически и физически связанной воды.

Массовую долю химически связанной воды в материале определяют по разности массовой доли общего содержания воды и массовой доли физически связанной воды.

Для определения общего содержания воды в образце материала используют электрометрическое титрование с применением реактива Фишера или кулонометрический способ.

Для определения физически связанной воды образцы материала подвергают сушке над пятиокисью фосфора при комнатной температуре.

Метод применяют для оценки влагосодержания материала, а также изменения массовой доли химически связанной воды при старении.

Выбор метода определения общего содержания воды и дополнительные условия испытаний предусмотрены в нормативно-технической документации на материал.

Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении сосуд под давлением пропускают сухой азот. Оттитровывают воду, находящуюся в растворителе и на стенках сосуда, реактивом Фишера с помощью микробюретки в соответствии с п. 1.3.3.1. Поворотом полой пробки вводят навеску материала в сосуд и включают мешалку 4 на скорость 15000 - 18000 мин^-1. Помол навески и растворение продолжают в течение 15 мин, после чего мешалку 4 переключают на скорость 300 мин^-1 и проводят электрометрическое титрование воды, экстрагированной из образца, в соответствии с п. 1.3.3.1. Фиксируют объем реактива Фишера (V, см³), израсходованного на титрование.

1.4.2. Для труднорастворимых материалов продолжительность помола и экстрагирования воды устанавливают в предварительном эксперименте на нескольких параллельных пробах. Испытания проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных измерений будут отличаться друг от друга не более чем на 5 % отн.

1.4.3. Результаты испытаний записывают в протокол, форма которого приведена в приложении 3.

1.5. Обработка результатов

Массовую долю воды (общее содержание) (Х_ос) в процентах вычисляют по формуле

Х_ос = ,                                                        (4)

где V - объем реактива Фишера, израсходованного на титрование, по п. 1.4.1, см³;

Т (T₁, Т₂, Т₃) - титр реактива Фишера, по п. 1.3.3.2, мг/см³;

m_пм - масса образца, по п. 1.1.4, г;

100 и 1000 - нормирующие коэффициенты.

За результат определения принимают среднее арифметическое результатов всех параллельных проб. Допускаемое расхождение между результатами, полученными на параллельных пробах, и средним арифметическим не должно превышать 5 % отн. Если расхождение более 5 % отн., испытания повторяют.

2. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Диапазон определяемого содержания воды 0,05 - 80 %.

Относительная погрешность определения составляет ±2 % при содержании воды в материале 0,005 - 0,01 %. При более высоком содержании воды точность определения возрастает. Относительная погрешность определения при содержании воды, близком к 80 %, не более ±0,1 %.

Кулонометрический способ определения воды основан на том, что при нагревании из образца материала испаряется вода, пары которой с помощью нейтрального газа-носителя переносятся в электролитическую ячейку, в которой молекулы воды разлагаются на ионы, и определяют количество электричества, израсходованное на этот процесс.

Количество электричества, необходимое для электролиза 1 мкг воды, служит базой для расчета общего количества воды в образце.

Примечание. Кулонометрический способ распространяется на материалы, в которых при нагревании при заданной температуре не происходят процессы, приводящие к образованию дополнительного количества воды.

2.1. Отбор образцов

2.1.1. Образцами для испытаний являются навески, полученные из того места материала или изделий, влагосодержание которого необходимо определить. Навески скалывают или срезают с помощью любого режущего инструмента. Метод получения образца не должен вызывать изменения влагосодержания материала.

2.1.2. Количество параллельных образцов - в соответствии с п. 1.1.2.

2.1.3. Массу образцов m_пм определяют в соответствии с табл. 2 на основе предварительных испытаний.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

2.2.1. Установка для определения массовой доли воды кулонометрическим способом, принципиальная схема которой приведена на черт. 2.

2.2.1.1. Установка состоит из узла подготовки газа-носителя (1, 2, 3), нагревательной печи (4), в которую вводят фарфоровую лодочку с образцом, электролитической ячейки (6) и измерительной электронной части для записи результатов испытаний.

Таблица 2

Вода, испаряемая из образца, находящегося в фарфоровой лодочке, помещенной в печь, с помощью газа-носителя поступает в электролитическую ячейку, состоящую из U-образной трубки с платиновыми электродами, между которыми помещена пленка пятиокиси фосфора (Р₂О₅) толщиной (0,5 ± 0,05) мм. При этом пятиокись фосфора, являющаяся диэлектриком, превращается в фосфорную кислоту, являющуюся проводником. К платиновым электродам подводят постоянное напряжение 50 - 60 В, в результате чего происходит разложение молекул воды на продукты электролитического разложения воды Н⁺ и О^-.

Принципиальная схема установки для анализа содержания влаги кулонометрическим методом

1 - расходомер газа-носителя; 2 - осушитель газа; 3 - редуктор; 4 - печь; 5 - нагреватель печи с регулятором температуры; 6 - электролитическая ячейка; 7 - источник питания электролитической ячейки; 8 - аналого-цифровой преобразователь; 9 - дисплей

Черт. 2

2.2.1.2. Блок-схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП), приведена на черт. 3.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с дисплеем

1 - электролитическая ячейка; 2 - интегратор; 3 - конденсатор; 4 - разрядное устройстве 5 - компаратор; 6 - мультивибратор; 7 - тригер; 8 - цифровой дисплей; 9 - сопротивление

Черт. 3

АЦП установки для определения количества воды кулонометрическим способом функционирует следующим образом: через электролитическую ячейку протекает ток, пропорциональный количеству поглощенной воды, испаренной из образца. Он создает на сопротивлении падение напряжения.

В зависимости от количества воды и продолжительности ее разложения на конденсаторе интегратора образуется заряд, соответствующий количеству электричества, необходимого для разложения 0,1 мкг воды. Этот заряд формирует с помощью компаратора исходное напряжение прямоугольного вида для запуска мультивибратора. На выходе мультивибратора напряжение, полученное при разложении 0,1 мкг воды, формирует единичный импульс, который поступает как в счетчик дисплея 8, так и на тригер 7, управляющий транзистором разрядного устройства 4.

Сразу же после единичного импульса конденсатор разряжается и готов принять новый заряд, эквивалентный следующей порции воды в количестве 0,1 мкг.

2.2.2. Весы лабораторные аналитические одноплечные с предельно допустимой погрешностью взвешивания ±0,00005 г.

2.2.3. Азот по п. 1.2.2.

2.2.4. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

2.2.5. Фосфора пятиокись по ТУ 09-4173, х. ч.

2.2.6. Капилляры стеклянные с внутренним диаметром 0,03 - 0,04 мм, длиной (20 ± 1) мм.

2.2.7. Эксикатор по ГОСТ 25336.

2.3. Подготовка к испытаниям

2.3.1. Для проведения испытания составляют программу в соответствии с п. 1.3.1.

2.3.2. Установку для определения содержания воды в материале калибруют известным количеством воды. Для этого вместо образца в лодочку закладывают калиброванный капилляр, в котором содержится известное количество воды.

2.3.3. Лодочку для образцов предварительно тщательно моют и просушивают при температуре (150 ± 2) °С, взвешивают до достижения постоянной массы с точностью ±0,00005 г. Между взвешиваниями лодочку охлаждают в эксикаторе, на дно которого уложен слой пятиокиси фосфора толщиной 2 см.

2.3.4. Высушивают капилляр диаметром 0,03 - 0,04 мм, длиной 20 ± 1 мм до постоянной массы m₁ в соответствии с п. 2.3.3.

2.3.5. Наполняют капилляр дистиллированной водой, протирают фильтровальной бумагой, пинцетом переносят на чашку аналитических весов и определяют его массу m₂ с точностью ±0,00005 г. Массу воды m_в в миллиграммах вычисляют по формуле

m_в = m₂ - m₁.                                                             (5)

2.3.6. В лодочку для образцов, подготовленную по п. 2.3.3, помещают капилляр с водой по п. 2.3.5 и вводят ее в печь 4 установки. Включают подогрев до (120 ± 2) °С. После достижения этой температуры через установку в течение 30 мин пропускают осушенный газ-носитель со скоростью (70 ± 1) см³/мин. По дисплею определяют количество импульсов С_к, соответствующее количеству воды в капилляре.

2.3.7. Вычисляют постоянную установки (К) в мкг×% по формуле

К = ×100,                                                             (6)

где С_к - число импульсов, соответствующее количеству воды, содержащейся в капилляре, зарегистрированных по п. 2.3.6.

2.4. Проведение испытаний

2.4.1. Образец материала, отобранный по п. 2.1.3, взвешивают с предельно-допустимой погрешностью ±0,00005, помещают в предварительно высушенную по п. 2.3.3 лодочку для образцов и быстро вводят ее в печь 4. Включают подогрев печи и пропускают осушенный газ-носитель (азот) со скоростью (70 ± 1) см³/мин.

После достижения температуры (120 ± 2) °С продувают установку газом-носителем в течение 30 мин.

2.4.2. По дисплею определяют количество импульсов С, соответствующее количеству воды в образце.

2.4.3. Результаты испытаний записывают в протокол, форма которого приведена в приложении 3.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Массовую долю воды (Х_ос) в процентах вычисляют по формуле

Х_ос = ,                                                            (7)

где С - число импульсов, зарегистрированных на дисплее установки, по п. 2.4.2;

m_пм - масса образца по п. 2.1.3, мг;

К - постоянная установки по п. 2.3.7.

2.5.2. За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов всех параллельных проб. Допускаемое расхождение результатов, полученных на параллельных пробах, и средним арифметическим значением не должно превышать 5 % отн. Если расхождение более 5 % отн., испытания повторяют.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ФИЗИЧЕСКИ СВЯЗАННОЙ ВОДЫ

Диапазон определяемого содержания воды 0,005 - 99 %.

3.1. Отбор образцов

3.1.1. Отбор образцов - по пп. 1.1.1