Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 57920-2017 (ИСО 11409:1993) "Пластмассы. Смолы фенольные. Определение теплоты и температуры реакции методом дифференциальной сканирующей калориметрии" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2017 г. N 1684-ст)

Plastics. Phenolic resins. Determination of heat and temperature of reaction by differential scanning calorimetry

ОКС 83.080.10
83.120

Дата введения - 1 июня 2018 г.
Введен впервые

ГАРАНТ:

Курсив в тексте не приводится

Предисловие

1 Подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" совместно с Автономной некоммерческой организацией "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2017 г. N 1684-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 11409:1993 "Пластмассы. Фенолоальдегидные смолы. Определение теплоты и температуры реакции с применением дифференциальной сканирующей калориметрии" (ISO 11409:1993 "Plastics - Phenolic resins - Determination of heats and temperatures of reaction by differential scanning calorimetry". MOD) путем включения дополнительных положений, фраз, слов, ссылок, показателей, их значений и/или внесения изменений по отношению к тексту применяемого международного стандарта, которые выделены курсивом.

Разделы (подразделы, пункты), не включенные в настоящий стандарт, приведены в дополнительном приложении ДА.

Из текста стандарта исключена ссылка на международный стандарт ИСО 10082, так как она носит справочный характер.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ.

Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных и национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДВ

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения теплоты и температуры реакции фенольных смол с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (далее - ДСК).

Данный метод применяется к фенольным смолам, отверждаемым с выделением тепла, например, резолам или смесям новолаков с гексаметилентетрамином или другими отвердителями. Метод также применим для анализа других материалов, нагревание которых приводит к выделению большого количества летучих продуктов, что не позволяет испытывать их обычными методами.

Метод используется для определения характеристик продуктов и в исследовательских целях.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 32794 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 5725-1 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ Р 55134 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 1. Общие принципы

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794 и ГОСТ Р 55134.

4 Сущность метода

Тепловой поток, подводимый к испытуемому образцу, измеряют как функцию от времени или температуры при нагревании образца по заданной температурной программе в определенной атмосфере.

На практике измеряют разницу между тепловыми потоками, подводимыми к держателю с испытуемым образцом и держателю с эталоном.

Реакция сопровождается выделением энергии из образца, выражающимся в появлении экзотермического пика на кривой ДСК. Интегрирование площади пика в координатах зависимости теплового потока от времени позволяет определить теплоту реакции. Положение реакционного пика на кривой ДСК относительно оси температуры позволяет определить температурные параметры реакции.

5 Оборудование и материалы

a) дифференциальный сканирующий калориметр со следующими характеристиками:

1) скорость нагрева или охлаждения не менее 10 °С/мин;

2) автоматическая регистрация разницы теплового потока между образцом и эталоном;

3) чувствительность измерения теплового потока или разницы энергии, обеспечивающая погрешность измерения  1 %;

4) прецизионность временной развертки на графике  1 % в диапазоне от 0,1 до 2,0 мин/см (от 10,0 до 0,5 см/мин);

5) чувствительность измерения температуры, обеспечивающая определение температуры образца с погрешностью не более  0,1 °С;

6) рабочий диапазон температур от 20 °С до 300 °С;

b) устройство для измерения площади пиков с погрешностью  0,1 %;

c) герметичные тигли, инертные по отношению к испытуемому материалу, с высокой теплопроводностью, например, стальные капсулы, способные выдерживать давление не менее 2 МПа (рекомендуемая конструкция показана на рисунке 1).

Примечание - При использовании ДСК высокого давления используют обычные тигли;

d) аналитические весы с ценой деления 0,01 мг;

e) эталонные материалы (например, индий) для калибровки прибора (см. 7.1).

1 - уплотнитель; 2 - крышка; 3 - тигель

Рисунок 1 - Рекомендуемая конструкция тигля для образца (материал - сталь, максимальный объем образца 140 мкл, максимальное внутреннее давление 2 МПа)

6 Подготовка образцов

Поскольку используют малые количества материалов, крайне важно, чтобы образцы для испытания были представительными для материала.

Образцы смол в виде порошков или гранул готовят отбором проб из различных частей партии. Отобранные пробы тщательно перемешивают для получения представительного образца. Крупнодисперсный материал измельчают для уменьшения размера зерна и повышения однородности смеси, используя устройство, не выделяющее при измельчении тепло. При необходимости, перед измельчением в смолу добавляют необходимое количество гексаметилентетрамина или другого отвердителя.

При отсутствии указаний в технической документации на материал образцы анализируют в полученном виде. Если образец перед выполнением анализа подвергают нагреванию, это отражают в протоколе испытания. Регистрируют любое уменьшение массы, вызванное температурной обработкой.

7 Проведение испытания

При нагревании смолы выделяют летучие вещества. Поэтому фенольные смолы необходимо анализировать в герметичных тиглях для образцов.

7.1 Калибровка

Проводят калибровку прибора по тепловому потоку или разнице энергий, калибровку временной оси и сигнала ДСК в соответствии с указаниями изготовителя прибора, используя либо электрический способ, либо эталонные материалы с температурами перехода как выше, так и ниже температуры реакции (см. ГОСТ Р 55134).

7.2 Определение

Чувствительность по оси теплового потока устанавливают таким образом, чтобы измеряемое значение находилось в пределах от 25 % до 95 % шкалы регистрирующего устройства.

Примечание - Для определения оптимального диапазона чувствительности может быть проведено предварительное испытание с похожим образцом.

При использовании самописца шкалы времени и температуры выбирают таким образом, чтобы площадь диаграммы составляла от 30 до 60 см².

Измерение начинают при температуре как минимум на 30 °С ниже температуры начала реакции.

В чистый тигель помещают навеску образца массой (10  2) мг, взвешенную с точностью до 0,05 мг.

Тигель герметично запечатывают с использованием специального пресса.

Тигель с образцом помещают в калориметр. Если указано изготовителем прибора, камеру образца (или обе камеры в случае использования прибора ДСК с компенсацией мощности) продувают газом с рекомендованной скоростью. Обычно используют скорость продувки от 10 до 50 мм³/мин.

Образец нагревают со скоростью (