"ГОСТ ISO 6964-2025. Межгосударственный стандарт. Трубы и фитинги из полиолефинов. Определение содержания технического углерода кальцинацией и пиролизом. Методы испытаний"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 20.02.2025 N 86-ст)

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "СИБУР ПолиЛаб" (ООО "СИБУР ПолиЛаб") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 января 2025 г. N 181-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 февраля 2025 г. N 86-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 6964-2025 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2025 г. с правом досрочного применения

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 6964:2019 "Полиолефиновые трубы и фитинги. Определение содержания технического углерода кальцинацией и пиролизом. Метод испытаний" ("Polyolefin pipes and fittings - Determination of carbon black content by calcination and pyrolysis - Test method", IDT).

Международный стандарт разработан подкомитетом SC 5 "Общие свойства труб, фитингов и клапанов из пластмасс и их комплектующих. Методы испытаний и основные требования" Технического комитета ISO/TC 138 "Пластмассовые трубы, фитинги и клапаны для транспортирования жидких и газообразных сред" Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА.

Дополнительные примечания в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт устанавливает методы определения содержания технического углерода в полиолефиновых композитах, применяемых, в частности, для производства труб и фитингов; метод также можно использовать для испытания полиэтиленовых труб и фитингов.

Настоящий стандарт в равной степени применим для испытания материалов для изготовления труб или фитингов и образцов труб или фитингов.

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт [для датированной ссылки применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированной - последнее издание (включая все изменения)]:

ISO 11358-1, Plastics - Thermogravimetry (TG) of polymers - Part 1: General principles [Пластмассы. Термогравиметрия (ТГ) полимеров. Часть 1. Общие принципы] <1>

--------------------------------

<1> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 56721 "Пластмассы. Термогравиметрия полимеров. Часть 1. Общие принципы".

Содержание технического углерода в полиолефиновых композитах можно определить одним из трех методов:

a) пиролизом образца при температуре (550 +/- 50) °C в потоке азота в течение 45 мин с последующей кальцинацией при температуре (900 +/- 25) °C с использованием электрической трубчатой печи (метод A);

b) пиролизом образца в кварцевом тигле с крышкой с использованием муфельной печи. В зависимости от муфельной печи применяют две разные процедуры:

1) традиционную муфельную печь (метод B1): пиролиз при температуре от (325 +/- 25) °C до (550 +/- 25) °C со скоростью нагрева 15 °C/мин и при (550 +/- 25) °C в течение (10,0 +/- 0,5) мин с последующей кальцинацией при температуре (900 +/- 25) °C;

2) микроволновую муфельную печь (метод B2): пиролиз при температуре (520 +/- 25) °C в течение (10,0 +/- 0,5) мин с последующей кальцинацией при температуре (900 +/- 25) °C;

c) пиролизом образца с постоянной скоростью в термогравиметрическом анализаторе (ТГА) в инертной атмосфере при температуре 800 °C с последующей кальцинацией в окисляющей атмосфере при температуре 900 °C (метод C).

Примечание 1 - Технический углерод начинает разлагаться при температуре 500 °C в воздухе или кислороде. Поэтому наблюдаемые потери при температуре от 500 °C до 700 °C в воздухе или кислороде соответствуют общему разложению технического углерода.

Примечание 2 - Если образец кроме технического углерода содержит добавки, склонные к разложению при температуре от 900 °C, например такие ингредиенты, как карбонат кальция, при вычислении можно получить завышенное содержание технического углерода. Если содержание золы более 1%, могут потребоваться дальнейшие исследования.

Содержание технического углерода вычисляют по разности масс до и после кальцинации и пиролиза.

4.1.1 Сухой азот с содержанием кислорода менее 20 ppm (миллионных долей) под давлением в стальном баллоне с редукционным клапаном и расходомером.

Примечание - При необходимости азот можно очистить, пропуская газ через раствор пирогаллола или нагретую медную фольгу, пленку, проволоку или стружку или пропуская через газоочиститель перед подачей в печь.

4.2.1 Кварцевая лодочка (с ручкой) длиной от 50 до 60 мм для сжигания образца.

4.2.2 Электрическая трубчатая печь с устройством, обеспечивающим подачу и извлечение лодочки для сжигания образца. Трубка должна быть оснащена насадками для подачи азота и удаления продуктов горения. Диафрагма, закрывающаяся с помощью пробки из стекловаты, помещенная за насадкой на входе, должна обеспечивать равномерное распределение потока азота.

Минимальная длина электрической трубчатой печи должна быть в три раза больше длины лодочки для сжигания образца, а минимальная длина кварцевой трубки - в семь раз больше длины лодочки для сжигания образца.

4.2.3 Эксикатор, позволяющий вместить кварцевую лодочку (4.2.1).

4.2.4 Весы, обеспечивающие точность взвешивания +/- 0,1 мг.

4.2.5 Таймер, обеспечивающий точность +/- 1 с.

Массу определяют в помещении при стандартной температуре (23 +/- 2) °C.

Проба для испытаний может быть в форме гранул или готового изделия. В последнем случае следует вырезать из изделия фрагмент небольшого размера.

Перед подготовкой пробу для испытания необходимо кондиционировать в течение 24 ч при температуре (23 +/- 2) °C.

Помещают чистую взвешенную кварцевую лодочку в электрическую трубчатую печь и регулируют температуру до (900 +/- 25) °C. После достижения указанной температуры выдерживают лодочку в печи примерно в течение 1 ч для кальцинации. Затем переносят кварцевую лодочку в эксикатор, охлаждая до комнатной температуры, и взвешивают. Снова помещают кварцевую лодочку в эксикатор на 30 мин и еще раз взвешивают. Операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока разница между двумя последовательными взвешиваниями будет не более чем 0,5 мг. Полученную массу записывают как m.

Готовят три образца следующим образом.

Тарируют кварцевую лодочку. Взвешивают примерно 1 г образца от пробы для испытаний (4.3.2) с точностью до 0,1 мг, записывают массу как m₁.

Проводят испытание каждого образца, как описано ниже.

Помещают кварцевую лодочку с образцом (4.3.4) на вход трубки для сжигания в электрической трубчатой печи (4.2.2), предварительно нагретой до температуры (550 +/- 50) °C.

Фиксируют насадку на входе трубки и соединяют ее с выходом потока азота после того, как азот, если это необходимо, прошел через систему очистки; пропускают азот в оборудовании со скоростью (200 +/- 20) см³/мин приблизительно в течение 5 мин.

Сдвигают трубку для сжигания с кварцевой лодочкой к центру электрической трубчатой печи, регулируют скорость потока азота до (100 +/- 10) см³/мин и оставляют ее для пиролиза приблизительно на 45 мин.

В конце этого периода возвращают трубку для сжигания с кварцевой лодочкой в холодную часть электрической трубчатой печи и выдерживают в течение 10 мин, поддерживая поток азота.

Удаляют кварцевую лодочку из трубки для сжигания электрической трубчатой печи, охлаждают в эксикаторе (4.2.3) и взвешивают при тех же условиях, что и до пиролиза (4.3.4). Записывают массу с точностью до 0,1 мг как m₂.

Помещают кварцевую лодочку в электрическую трубчатую печь при температуре (900 +/- 25) °C и проводят кальцинацию до исчезновения всех следов технического углерода. Охлаждают в эксикаторе (4.2.3) и взвешивают при тех же условиях, что и до пиролиза (4.3.4). Записывают массу с точностью до 0,1 мг как m₃.

Вычисляют содержание технического углерода, %, по формуле

где m₂ - масса кварцевой лодочки с образцом после пиролиза при температуре 550 °C, г;

m₃ - масса кварцевой лодочки с образцом и золой (при наличии) после кальцинации при температуре 900 °C, г;

m₁ - масса образца, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений, округленное до двух значащих цифр.

Примечание - При необходимости (см. раздел 3, примечание 2) вычисляют содержание золы в процентах от исходной массы по формуле

где m₃ - масса кварцевой лодочки с образцом после кальцинации и золой (при наличии) при температуре 900 °C, г;

m - масса кварцевой лодочки, г;

m₁ - масса образца до проведения испытания, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений, округленное до двух значащих цифр.

5.1.1 Кварцевый тигель с кварцевой крышкой вместимостью приблизительно 10 мл.

Система тигля создает инертную атмосферу, заменяя воздух в тигле газами, выделяющимися из образца при пиролизе. Важно, чтобы край тигля или крышка не имели повреждений, т.к. это может привести к доступу воздуха и последующему возгоранию образца.

5.1.2 Эксикатор, способный вмещать тигель (5.1.1).

5.1.3 Весы, обеспечивающие точность взвешивания +/- 0,1 мг.

5.1.4 Муфельная традиционная печь для метода B1 (5.2.6.1).

Примечание - Для муфельной печи без системы программирования нагрева (15 +/- 1) °C/мин соответствует нагреву приблизительно от 300 °C до 500 °C в течение 15 мин, аналогично для охлаждения.

5.1.5 Муфельная микроволновая печь для метода B2 (5.2.6.2).

5.1.6 Таймер, обеспечивающий точность +/- 1 с.

Массу следует определять в помещении при стандартной температуре (23 +/- 2) °C.

Перед подготовкой пробу для испытаний следует кондиционировать в течение 24 ч при температуре (23 +/- 2) °C.

Образец для испытаний может быть в форме гранул или готового изделия. В последнем случае следует вырезать из изделия фрагмент небольшого размера.

Помещают чистый взвешенный тигель в традиционную муфельную печь и регулируют температуру до (900 +/- 25) °C. После достижения указанной температуры выдерживают тигель в печи для кальцинации примерно 1 ч. Затем переносят тигель в эксикатор при комнатной температуре и взвешивают. Снова помещают тигель в эксикатор на 30 мин, затем еще раз взвешивают. Эту операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,5 мг. Записывают массу как m.

Эту процедуру также можно проводить в микроволновой муфельной печи при той же температуре, но в течение 15 мин.

Следует подготовить три образца для испытания, как описано далее, с массой, выбранной в диапазоне, зависящем от используемого оборудования.

Тарируют и взвешивают тигель с образцом массой примерно от 1 до 10 г (в зависимости от используемого тигля) с точностью до 0,1 мг. Записывают массу как m₁.

5.2.6.1 Метод B1. Традиционная муфельная печь

Помещают тигель с крышкой и образцом (5.2.5) в традиционную муфельную печь (5.1.4). Температура должна составлять (325 +/- 25) °C. Программируют скорость нагрева от 10 °C/мин до (15 +/- 1) °C/мин до достижения температуры (550 +/- 25) °C. Выдерживают образец в тигле при этой температуре в течение (10 +/- 5) мин. Программируют скорость охлаждения (15 +/- 1) °C/мин до начальной температуры цикла пиролиза (325 +/- 25) °C.

Удаляют тигель с крышкой из муфельной печи, охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры, снимают крышку, взвешивают тигель. Снова помещают тигель в эксикатор на 30 мин, затем взвешивают. Эту операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,5 мг. Записывают массу как m₂.

Помещают тигель без крышки в муфельную печь и доводят температуру до (900 +/- 25) °C. После достижения этой температуры проводят кальцинацию в течение (30 +/- 5) мин.

Выключают муфельную печь, после установления температуры ниже 500 °C извлекают тигель из печи. Помещают тигель без крышки в эксикатор при комнатной температуре и взвешивают. Затем помещают тигель в эксикатор на 30 мин и снова взвешивают. Эту операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока разница между двумя последовательными взвешиваниями будет не более чем 0,5 мг. Записывают массу как m₃.

5.2.6.2 Метод B2. Микроволновая муфельная печь

Помещают тигель с крышкой и образцом (5.2.5) в микроволновую муфельную печь (5.1.5), температура которой должна составлять (520 +/- 25) °C, и выдерживают для пиролиза в течение (10,0 +/- 0,5) мин.

Извлекают тигель с крышкой из микроволновой муфельной печи, охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают тигель без крышки. Затем помещают тигель в эксикатор на 30 мин и снова взвешивают. Эту операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,5 мг. Записывают массу как m₂.

Помещают тигель без крышки в муфельную печь и доводят температуру до (900 +/- 25) °C. После достижения этой температуры проводят кальцинацию в течение (10 +/- 1) мин.

Выключают муфельную печь, после установления температуры ниже 500 °C извлекают тигель из печи. Закрывают тигель крышкой и помещают в эксикатор при комнатной температуре, затем взвешивают тигель без крышки. Помещают тигель в эксикатор на 30 мин, затем взвешивают. Эту операцию следует повторять до получения постоянной массы, т.е. до тех пор, пока разница между двумя последовательными взвешиваниями будет не более чем 0,5 мг. Записывают массу как m₃.

Вычисляют содержание технического углерода, %, по формуле

где m₂ - масса тигля с образцом после пиролиза, г;

m₃ - масса тигля с образцом и золой (при наличии) после кальцинации, г;

m₁ - масса образца до проведения испытания, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений, округленное до двух значащих цифр.

Примечание - При необходимости (см. раздел 3, примечание 2) вычисляют содержание золы в процентах от исходной массы по формуле

где m - масса тигля, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений, округленное до двух значащих цифр.

Следует применять измерительные приборы, пригодные для данного метода испытаний, приведенные в ISO 11358-1.

Пробу для испытаний следует кондиционировать в течение 24 ч при температуре (23 +/- 2) °C.

Образец для испытания может быть в форме гранул или готового изделия. В последнем случае вырезают из изделия фрагмент небольшого размера.

Примечание - Данный метод пригоден для гранул и изделий, содержащих более 2% технического углерода.

Готовят три образца с размерами, подходящими для держателя образца. Для этой цели можно использовать микротом или лезвия.

Образцы готовят следующим образом:

- берут от 15 до 40 мг от пробы;

- тарируют держатель образца;

- помещают образец в держатель; проверяют массу образца, которая должна быть в интервале от 15 до 40 мг.

В спорных случаях используют образец массой от 20 до 30 мг.

Метод сканирования температуры должен следовать шагом ниже:

a) нагрев со скоростью 10 °C/мин или 20 °C/мин от 23 °C до 800 °C (с подачей подходящего инертного газа);

b) изотерма при температуре 800 °C в течение 15 мин (с подачей подходящего инертного газа);

c) без охлаждения нагрев со скоростью 10 °C/мин или 20 °C/мин от 800 °C до 900 °C (с подачей воздуха/кислорода).

Выбирают скорость потока газа в соответствии с ISO 11358-1, учитывая используемое оборудование.

Проводят испытание и определяют содержание технического углерода в процентах, измеряя потерю массы при подаче воздуха/кислорода.

Для определения содержания технического углерода измеряют потерю массы образца при нагреве [см. 6.2.4 c)] в процентах. Стандарт устанавливает определение только содержания технического углерода, поэтому нет необходимости получать все возможные данные с кривой (см. рисунок 1). Записывают значения массы образца при температуре 800 °C до подачи воздуха/кислорода m_i и после нагрева при температуре 900 °C m_f, а также массу образца перед проведением испытания m_s.

Вычисляют содержание технического углерода, %, по формуле

где m_i - масса образца при температуре 800 °C до подачи воздуха/кислорода, мг;

m_f - масса образца после нагрева при температуре 900 °C, мг;

m_s - масса образца перед проведением испытания, мг.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений, округленное до двух значащих цифр.

Примечание 1 - При необходимости (см. раздел 3, примечание 2) вычисляют содержание золы в процентах от исходной массы по формуле

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение трех определений, округленное до двух значащих цифр.

Результаты испытаний для образцов, которые имеют аномальный характер, могут быть отклонены.

Примечание 2 - Иногда необходимо заменить аналитическую обработку результатов программным обеспечением на вычисление вручную с использованием программного обеспечения, записывая массу образца на каждом этапе: исходную, до и после потерь технического углерода.

Протокол об испытаниях должен содержать следующую информацию:

a) обозначение настоящего стандарта;

b) полную идентификацию образца и места его отбора (из предоставленного материала, или из стенки трубы, или из фитинга);

c) использованный метод испытания и количество испытанных образцов;

d) содержание технического углерода, в процентах по массе, вычисленное по используемому методу:

- отдельные значения,

- среднее арифметическое;

e) наличие или отсутствие золы после кальцинации; если значение больше 1% от массы образца до проведения испытания, в отчете указывают количество и дают примечание о том, что содержание технического углерода может быть завышено;

f) все рабочие детали, не указанные в настоящем стандарте или рассматриваемые как необязательные, а также любые наблюдения, которые могли повлиять на результат;

g) дату проведения испытания.