ГОСТ 9.718-93

ГОСТ 9.718-93 Межгосударственный стандарт

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ

МАТЕРИАЛЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АНТИОКСИДАНТОВ

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Минск

ГОСТ 9.718-93

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Российской Федерацией

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификаций 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали;

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

@ Издательство стандартов, 1994

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Технического секретариата Межгосударственного совета ito стандартизации, метрологии и сертификации

II

ГОСТ 9.718-93

Содержание

1    Область применения............1

2    Нормативные ссылки ............2

3    Отбор образцов ..........................2

4    Аппаратура, материалы н реактивы ........3

С Подготовка к испытанию    ...........    4

6    Проведение испытаний............4

7    Обработка результатов ............6'

8    Требования безопасности...........II)

Приложение А Протокол испытаний «ффективиости антиокендаитов . .12

ш

УДК в7а.743:006.354    Группа    ТМ

межгосударственный стандарт

Единая система защиты от коррозии и старения МАТЕРИАЛЫ ПОЛИМЕРНЫЕ Метод определения защитой эффективности антиоксидантов

Unified system of corrosion and ageing protection Polymeric materials. Antioxtdant protective efficiency determining method

ОКСТУ 0009

Дата введения 1095—01—01

I ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на полимерные материалы и устанавливает метод оценки защитной эффективности антиоксидантов. вводимых в состав полимерных материалов для повышения их стойкости к окислительному старению при переработке и эксплуатации.

Применение стандарта должно быть предусмотрено в нормативно-технической документации (НТД) на производство стабилизированных материалов.

Сущность метода заключается в определении скорости окисления образца материала до и после введения в них антиоксиданта и определении периода индукции процесса окисления материала при стандартных концентрациях антиоксиданта.

-Издание официальное ★

ГОСТ 9.718-93

2 НОРЛ\АТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.707-81 ЕСЗКС. Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на климатическое старение

ГОСТ 24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия

ГОСТ 24363-80 Калия гидроокись. Технические условия ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Элсктробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электрические. Обшне требования безопасности

3 ОТБОР ОБРАЗЦОВ

3.1    Изготовляют стандартные композиции стабилизированного ь нестабилизированного полимерного материала по технологии, принятой при переработке материала в изделие массой (0.1± ±0,01) кг. Концентрацию антиоксиданта в стабилизированной композиции выбирают из ряда; 0.01; 0.02; 0,03; 0.04; 0,05; 0,10; 0.20; 0,30; 0.40; 0,50; 1,00; 2,00% (по массе). Количество стандартных композиций должно быть не менее пяти. Проба для испытаний может быть получена в виде пленки нагреванием полимера в атмосфере инертного газа (аргон, азот и т. п.) при температуре выше температуры вязкого течения. Толщина пленки не должна превышать (0,5^0,005) мм.

3.2    Проба для испытания материала должна быть однородной по составу. Для обеспечения однородности из десяти мест каждой композиции, полученной по п. 3.1, отбирают пробы по 2 г. Отобранные пробы каждой композиции материала в твердом состоянии измельчают микротомом или другим режущим инструментом на стружки толщиной не более 0.5 мм. Хрупкий полимер измельчают однократным сдавливанием между полированными стальными пластинами до частиц размером не более 0.2 мм. Пробу усредняют любым способом (например квартованием).

Способ измельчения не должен приводить к загрязнению пробы.^-

ГОСТ fl.718— 93

3.3 Масса пробы для испытания должна быть (!00±1) мг.

Количество параллельных проб N на одну экспериментальную точку должно быть не менее пяти.

4 АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ

Микротом или другое приспособление для измельчения материала.

Вссы лабораторные общего назначения 2-го класса точности по ГОСТ 24104 с пределом взвешивания 200 г.

Гидроокись калня гранулированная по ГОСТ 24363.

Установка из термостойкого стекла для определения скорости поглощения кислорода (черт. 1); объем реакционного сосуда (10±1) см¹.

Схема установки для определение скорости поглощения кислорода полимерным материалом
	U
/-регкцкоихыГ! сосун; 1—сосу* для яоглотятеля,- J—ш-иаыш лих уменьшения о(Н«мй. 4—дхффер«нчк*.*ы<ыА мшометр. i-оОхжП лкффсрощшльпыП манометр. 6 — баллом лля хранения кжлороах, 7 — терыостлп *—М яхкуумиые нравы

Черт. 1

Манометр дифференциальный или другой датчик давления должен обеспечивать измерение изменения давления в реакционном сосуде с точностью ±0,5 мм рт. ст. Реакционный сосуд собирают на герметичной шлифе с системой подачи кислорода и изме-

ГОСТ 9.718-93

рения давления. Расстояние от дна реакционного сосуда до дырчатой части поглотителя должно обеспечивать расположение Поглотителя выше термостата на (Ю±1) см. Термостат должен обеспечивать поддержание температуры от 100 до 250 °С с погрешностью не более ±0,5 °С и от 251 до 400°С с погрешностью не более ±1.0°С. Допускается использовать установки других конструкций, обеспечивающие измерение изменения давления кислорода в системе вследствие процессов окисления материала с указанной точностью.

5 ПОДГОТОВКА к ИСПЫТАНИЮ

5.1    Готовят пробы материала, содержащие различное количество антиоксиданта в соответствии с разд.<3.

5.2    В реакционный сосуд помешают пробу материала; в сосуд для поглотителя помешают едкий кадий или другое вещество, обеспечивающее поглощение газообразных продуктов реакции. Собирают на шлифах реакционный сосуд с сосудом поглотителя и вкладыщем.

6 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИИ

6.1    Испытания проводят при температурах Ti<T*<Ta,< ..., < <Т„, где л>5.

Температуры испытаний Т, (в К) выбирают по формуле

Т_у-(а-10+273).    0)

где а — целое число.

6.2    .Максимальная температура испытаний должна быть равна максимальной температуре переработки материала в изделие. Если необходимо определить эффективность антиоксиданта при температуре эксплуатации изделия, максимальную температуру испытаний выбирают в соответствии с таблицей.

4

ГОСТ 9 718—93

Минимальную температуру испытаний устанавливают такой, чтобы изменение давления кислорода в установке за 6 ч было не менее I мм рт. ст.

6.3    Испытания начинают при максимальной температуре на пробах с максимальной концентрацией антиоксиданта. Испытания проводят на пробах при всех выбранных температурах и концентрациях антиоксиданта в материале.

6.4    Реакционный сосуд с пробой материала помешают в термостат при температуре испытаний. Открывают вакуумные краны 10, 9, 8 и вакуумируют систему до остаточного давления от 0,01 до 0,05 мм рт. ст. Закрывают вакуумный кран 8 и, открыв кран //, заполняют систему кислородом из баллона 6 до заданного давления, краткого (150±0,5) мм рт. ст. Закрывают кран 9.

6.5    Выдерживают реакционный сосуд в термостате в течение О0зЬ0,1) мин и закрывают кран 10 манометра. Измеряют давление кислорода в системе Р (мм рт. ст.) регистрируя интервалы времени (Л/*), в течение которых Р уменьшается на 2 мм рт. ст. (/? — порядковый номер интервалов времени, соответствующих уменьшению давления кислорода в системе с шагом 2 мм рт. ст. к= 1,2,... (d—2), (d~\),d).

Если изменение давления кислорода ЛЯ в системе определяют с помощью дифференциального манометра, заполненного жидкостями, перевод ДР, мм рт. ст., осуществляют по формуле

ДР.-ДРж- .    (2)

Ррт

где ДР_ж — изменение давления жидкости, заполняющей дифференциальный манометр, мм; р* — плотность жидкости, заполняющей дифференциальный манометр, г/см⁸; р_Рт — ллотпость ртути, г/см³.

6.6    Регистрацию времени (;») изменения давления кислорода в системе (ДР,_;»«) проводят для каждой из параллельных проб (iV). каждой из стандартных композиций (f), содержащей антиоксидант, и стандартной композиции материала, не содержащей антиоксидант при каждой из температур испытаний (/) с шагом 2 мм рт. ст.

6.7    Данные эксперимента вносят в протокол, форма которого приведена в приложении.

6.8    Испытания каждой пробы прекращают после той градации изменения давления кислорода в системе, интервал времени до достижения которой не менее чем в пять раз уменьшается по сравнению с продолжительностью испытаний от градации (d— 2) до градации (d—1>.

б

ГОСТ 9.71в—93

7 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

7.1    Количество поглощенного кислорода каждой из параллельных проб, каждой нз композиций материала при каждой из температур испытаний, соответствующее уменьшению давления кислорода в системе с шагом 2 мм рт. ст. Ag, моль/кг, вычисляют по формуле

⁽³>

где ДР — изменение давления кислорода при испытании каждой из параллельных проб, мм рт. ст.;

V — объем реакционного сосуда, м³;

R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/ /моль-К (1.987 кал/моль-К); т — масса пробы, кг;

Г„ и То — температура испытаний и окружающей среды соответственно, К;

133,3 — нормирующий коэффициент.

7.2    Вычисляют среднее_ арифметическое Значение количества поглощенного кислорода Ав параллельных пробах для каждой из концентраций антиоксиданта при каждой нз температур испытаний, соответствующих уменьшению давления кислорода в системе на 2 мм рт. ст., по формуле

2 Ag_//tw

1S--№

где / — порядковый номер те'мператур испытаний (/=*1, 2,...,л); (— порядковый номер концентрации антиоксиданта в материале (»=0. 1, 2...../);

jV — число параллельных проб (<V= 1, 2,..., Ь).

_ 7 3 Вычисляют средний арифметический интервал времени (Л/„*), соответствующий поглощению количества кислорода в параллельных пробах (Л) для каждой из концентраций антиоксиданта в материале (С) при каждой из температур испытаний (/) по формуле

i Ч#мг

^s=L—_b—    <⁵>

7.4 Вычисляют среднюю скорость поглощения кислорода W„_k для каждой концентрат» «нтноксиданта* (С,) для каждой нз

б

ГОСТ 9.718-93

температур (/) для каждого шага изменения давления (/г) по формуле

7.5 По результатам испытаний, полученным по п. 7.4, определя-d _

ют период нндукцнн ( 1 ДМ как среднее арифметическое вре

мени испытаний всех параллельных проб при заданных температуре н концентрации антиоксиданта, при котором скорость процесса окисления при изменении давления кислорода в системе с шагом 2 мм рт. ст. в интервале от d— 1 до d увеличивается не менее чем в пять раз по сравнению со скоростью окисления в интервале от d—2 до d-* 1.

Период индукции является характеристикой антиоксиданта.

7.6 Если материал в присутствии антиоксиданта окисляется без периода индукции, эффективность антиоксиданта (3) оценивают как отношение начальной скорости поглощения кислорода в отсутствии антиоксиданта (W₀) к начальной скорости поглощения кислорода в присутствии антиоксиданта (№а)

(7)

Чем больше Э, тем эффективнее антиоксидант.

d

(8)

(9)

в отсутствии и присутствии антиоксиданта соответственно, которое должно превышать чувствительность метода измерения давления «е менее чем в 20 раз;

7

ГОСТ 9.718-93

и _    а    _

i 4/,, ;    2    Ы,1ь    —    обшая    продолжительность испытаний в

*-i *-1

отсутствии и присутствии антиоксиданта соответственно, которая должна быть не менее 12-10*а

7.7    Антиоксидант, который при равных концентрациях его в материале и одинаковых условиях окисления (температура и давление) приводит к большему снижению скорости окисления или обеспечивает увеличение периода индукции, считают, более эффективным.

7.8    Для дополнительной оценки эффективности выбранного по 7.7 антиоксиданта определяют изменения характерных показателей свойств стабилизированного материала по сравнению с нестабилн-знрованньгм по соответствующей НТД. Если антиоксидант, введенный в материал, не снижает характерных показателей, его считают эффективным для стабилизации данного материала.

7.9    Для определения аналитической зависимости скорости окисления материала от температуры для каждой из концентраций антиоксиданта с использованием уравнения Аррениуса в соответствии с ГОСТ 9.707 вычисляют зависимость между скоростями окисления при различных температурах и заданном уровне изменения давления кислорода в системе по формуле

Г,«РтНтта—*?)•    ^(|0)

где    W,i    — скорость окисления материала при температуре Tj

и концентрации антиоксиданта С„ моль/кг-с; где    — скорость окисления материала при температуре

Тцу+1» и концентрации антиоксиданта С„ моль/кг-с;

Е,    — коэффициент* температурной зависимости процесса

окисления материала для каждой из концентрации антиоксиданта С„ кДж/моль (кка'л/моль);

R    — универсальная газовая постоянная. равная

8,314 Дж/моль-К (1,987 кал/моль-К).

Зависимость (10) используют раздельно для температур испытаний выше и ниже температуры стеклования полимера.

7.10    Для вычисления £ по экспериментальным данным строят график зависимости логарифма скорости окисления (InU?,/). от температуры для каждой из концентраций антиоксиданта, в том числе и для иестабилнэированного материала (С=0) (черт. 2).

я

ГОСТ в.718— ОТ

7.11. Тангенс угла наклона зависимости    fy))    вычис

ляют с применением метода наименьших квадратов по формуле

■    I    "    I ^п

п 2    — 2 =— 2 Inw.i

l-l ^,,TJ /-I ”■//=»

„Эд-^Г

b=-I ^Г‘У ' м ^тч >

где Фц — скорость окисления материала при каждой температуре испытаний и концентрации антиоксиданта, моль/ /кг-с;

Tif—температура испытаний при каждой из концентраций антиоксиданта, К-

7.12 Коэффициент температурной зависимости процесса окисления материала .(£,) для каждой концентрации (С,) вычисляют по формуле

Ei-R tga.    (12)

Среднее значение (£,) вычисляют по формуле

2 £,

I-

7.13 По вычисленному Е, и заданной температуре эксплуатации или хранения 7, вычисляют прогнозируемую скорость окисления материала U^?c,r_s при заданной концентрации С,- но формуле

114).

ГОСТ 9.718-93

где ^CjTy — скорость окисления материала при каждой из температур испытаний Т/ и концентрации антиоксиданта С, при заданном уровне изменения давления кислорода в системе;

Т, — эквивалентная температура.

Для условий хранения эквивалентную температуру устанавливают в соответствии с ГОСТ 9 707, приложение 5.

WC( т_л вычисляют для каждого из заданных концентраций антиоксиданта и заданного уровня изменения давления кислорода в системе.

7.14    Строят график зависимости скорости окисления материала ГС г, от концентрации антиоксиданта с, (кривую прогноза) при температуре эксплуатации или хранения. Если заданная температура эксплуатации или хранения изменяется, для каждой из Т, необходимо строить свою кривую прогноза.

7.15    По полученным кривым прогноза определяют скорость окисления нестабилизированного и стабилизированного материала при заданной температуре.

7.16    Строят кривые прогноза по 7.14 для материалов, стабилизированных различными антиоксидантами.

7.17    Сопоставляют между собой кривые прогноза для материала, стабилизированного различными антиоксидантами (АО), для одной и той же заданной температуры Г, (черт. 3). Наиболее эффективным для стабилизации данного материала является тот антиоксидант, для которого скорость окисления минимальна при равных концентрациях антиоксиданта.

Черт. 3

10

ГОСТ ».7ia—93

8 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

8.1    Требования безопасности — по ГОСТ 12.1.007, ГОСТ 12.1.019, ГОСТ 12.3.002 и ГОСТ 12.3.019.

8.2    Требования пожарной безопасности — по ГОСТ 12.1.004.

8.3    Метеорологические условия, уровень звукового давления, уровни звука и содержание вредных примесей в рабочей зоне помещений для испытаний не должны превышать норм, установлен' ных СН-245 и утвержденных Госстроем СССР.

II

ПРИЛОЖЕНИЕ А Рекомендуемое

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АНТИОКСИДАНТОВ

1    Наименование, марка антиоксиданта

2    Завод — и:»готоьитсль антиоксиданта

3    Нормативно-техническая документация, по которой выпускается антиоксидант

4    Наименование полимерного материала, в который введен антиоксидант

5    Завод'изготовитель полимерного материала

6    Нормативно-техническая документация, по которой выпускают полимерный материал

7    Условия испытаний

8    Обозначение настоящего стандарта

Испытание провел (должность)    Инициалы,    фамилия

Руководитель лаборатории

Редактор Р. С. Федорова Технический редактор В. //. Пруткова Корректор С. И. Гришунина

Сдано в набор 05.05.94. Лолп. в печ. 1606.91. * Уел. nt*. л. 0.93. Уел. Хр.огт. 0<0

Уч. им. л. О.ТЭ. Тир. 2«£ 5«i. С 1428

Ордена «Знак Патв* Издат«Л|*т-о егандлрюв. 107076. Mown. К*>лол»>*иыЛ пер., 11. Калужская типографии сиидзртоа. ул. Московская. 258. За*. 3&4