Технический контроль производства пластмасс и изделий из них - Гурова Т.А.

Автор: Гурова Т.А.
Теги: организация производственного процесса производственное планирование управление качеством общая технология основы промышленного производства промышленность пластмассы легкая промышленность издательство высшая школа
ISBN: 5-06-000669-7
Год: 1991
Похожие
Метрология, стандартизация и сертификация
Неразрушающий контроль. Том 5. Книга 1. Тепловой контроль. Книга 2. Электрический контроль
Метрология, стандартизация и сертификация. Издание 2-е
Товароведение
Текст
                    ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗРОЛСТВН
ПДЯ<ТМЙ« И ИЗАЕЛИЙ ИЗ НИХ
ТА. ГУРОВА
ТЕХНИЧЕСКИЙ
КОНТРОЛЬ
ПРОИЗВОДСТВА
ПЛАСТМАСС
И ИЗДЕЛИЙ ИЗ них
_______Т. А. ГУРОВА____
технический
КОНТРОЛЬ
ПРОИЗВОДСТВА
ПЛАСТМАСС
и изделий из них
Допущено
Министерством химической промышленности СССР
в качестве учебного пособия
для химико-технологических техникумов
МОСКВА
ВЫСШАЯ ШКОЛА 1991

ББК 30.6
Г95
УДК 658.562
Рецензенты:
Л. С. Антропова — преподаватель Новосибирского химико-технологического
техникума им. Д. И.  Менделеева, Л. Н. Пентюхова — преподаватель Рубе-
жанского химико-механического техникума им, А. Е. Поран-Кошица
Гурова Т. А.
Г95 Технический контроль производства пластмасс и изде-
лий из них: Учеб, пособие для хим.-технол. техникумов. —
М.: Высш, шк., 1991. — 255 с.: ил.
ISBN 5-06-000669-7
В пособии показаны сущность и народнохозяйственное значение стандар-
тизации, методы обеспечения продукции высокого качества.
Приведены анализы отдельных видов сырья в производстве полимеров
и испытания свойств пластических масс. Рассмотрены анализы отдельных ви-
дов мономеров, инициаторов, пластификаторов, технической воды; испытания
технологических и эксплуатационных свойств пластических масс и изделий из
них.
г 2804070100(4308000000)—084	ББК 30.6
001(01)—91	~	603
ISBN 5-06-000669-7
© Гурова Т. А., 1991
ПРЕДИСЛОВИЕ
Проблемы развития стандартизации и повышения качества
продукции — необходимое условие ускорения научно-техниче-
ского прогресса и повышения эффективности общественного
производства. Большое внимание уделяется развитию химиче-
ской индустрии и, в частности, промышленности полимерных
материалов. С расширением области применения полимеров и
пластмасс связано как увеличение их производства, так и улуч-
шение качества. Выпускаемые пластические массы по качест-
венным и технико-экономическим показателям должны соот-
ветствовать мировым стандартам. Возрастает роль техническо-
го анализа, с помощью которого в производстве синтетических
смол и пластических масс определяют необходимые химиче-
ские и физические свойства сырья, вспомогательных материа-
лов и готовой продукции, а также осуществляют постадийный
контроль технологического процесса производства. Технический
анализ является неотъемлемой частью производственного про-
цесса современного химического производства. Важная задача
технического анализа — производственно-технологическая оцен-
ка исходного сырья: мономеров, инициаторов, пластификаторов,
технической воды и ряда вспомогательных материалов.
Содержание пособия соответствует программам курсов «Ла-
бораторный практикум по техническому анализу и управление
качеством», «Лабораторный практикум по испытанию техноло-
гических и эксплуатационных свойств пластических масс и уп-
равление качеством» и «Основы стандартизации». Пособие
предназначено для специальностей «Химическая технология
синтетических смол и пластических масс» и «Технология изде-
лии из пластмасс» средних специальных учебных заведений.
Предлагаемое учебное пособие ставит целью ознакомить
Учащихся техникумов с наиболее широко применяемыми мето-
дами технического анализа; дать четкое представление о том,
кие физико-химические и другие специальные показатели
рактеризуют тот или иной продукт и каковы их относитель-
я Ценность и значение.
О
Особое внимание в пособии уделено современным физико-
химическим методам анализа, роль которых в контроле техно-
логических процессов на всех стадиях и в оценке качества го-
товой продукции непрерывно возрастает. Указаны действующие
ГОСТы на различные методы анализов и испытаний, а также на
пластмассы и сырье. Описаны наиболее характерные методики
анализа, применяемые также и в заводских лабораториях. По
каждому виду определения для свободы выбора включено не-
сколько аналогичных работ.
Используя настоящее учебное пособие, учащиеся должны
получить навыки самостоятельного проведения наиболее типич-
ных анализов и испытаний пластмасс, усвоить теоретические
основы и изучить аппаратурное оформление основных методов
анализа, научиться применять данные технического анализа
для направления процесса производства или переработки пласт-
масс в сторону получения высококачественных продуктов.
Автор выражает благодарность преподавателю Новосибир-
ского химико-технологического техникума Л. С. Антроповой,
сделавшей ряд ценных указаний при рецензировании настоя-
щей книги.
Автор
ГЛАВА 1
СТАНДАРТИЗАЦИЯ — ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
1.1.	КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИИ
Современный этап научно-технического прогресса (НТП)
характеризуется ускорением темпов развития науки и техники,
все более тесным их взаимодействием и влиянием на промыш-
ленное производство. В этих условиях резко возрастает роль
стандартизации — важнейшего звена в системе управления тех-
ническим уровнем и качеством продукции на всех стадиях на-
учных разработок, проектирования, создания и эксплуатации
изделий.
В 1925 г. был создан комитет по стандартизации при Сове-
те Труда и Обороны, с этого времени в нашей стране вводит-
ся государственная стандартизация.
Важную роль в развитии работ по стандартизации сыграло
постановление Совета Министров СССР от 16 октября 1959 г.
«О мероприятиях по улучшению работ в области государствен-
ной стандартизации и нормализации». Это постановление обя-
зало комитет стандартов предусматривать в государственных
стандартах показатели изделий и материалов, которые соответ-
ствовали бы лучшим достижениям отечественной и зарубежной
техники. Затем был принят ряд постановлений Совета Мини-
стров СССР и Госстандарта.
Так, в постановлении от И января 1965 г. «Об улучшении
работы по стандартизации в стране» отмечалось, что в реше-
нии задач дальнейшего подъема народного хозяйства неизме-
римо возрастает роль стандартизации как средства ускорения
технического прогресса, повышения качества продукции и соз-
дания основы для широкого развития специализации производ-
ства. Министерствам и ведомствам было поручено установить
систематический контроль за соблюдением действующих стан-
5
дартов на всех стадиях разработки и выпуска продукции. Были
определены основные формы и структура Государственной си-
стемы стандартизации. В соответствии с этим постановлением
Госстандарт впервые в мировой практике разработал и утвер-
дил стандарт, устанавливающий единый государственный поря-
док разработки, утверждения, оформления и учета стандартов
и технических условий (действующий в настоящее время ком-
плекс государственных стандартов: ГОСТ 1—68 «Государствен-
ная система стандартизации»). Были установлены цели и зада-
чи стандартизации, система органов и служб стандартизации,
их задачи и направления деятельности. Введены четыре кате-
гории стандартов: государственные (ГОСТ), республиканские
(РСТ), отраслевые (ОСТ) и стандарты предприятий (СТП).
Постановление 1970 г. «О повышении роли стандартов в
улучшении качества выпускаемой продукции» обязывает ми-
нистерства и ведомства принять меры к коренному улучшению
разработки стандартов и технических условий, повышению их
научно-технического уровня, имея в виду резко поднять роль
стандартов и технических условий в повышении качества про-
дукции. При этом Госстандарту поручено включать в планы
государственной, республиканской и отраслевой стандартиза-
ции задания по повышению показателей технического уровня
и качества важнейших видов продукции. Впервые введены эко-
номические санкции за несоблюдение стандартов, а также за-
прещены поставки и реализация продукции, не соответствую-
щей требованиям стандартов и технических условий.
В 1985 г. Советом Министров СССР принято постановле-
ние «Об организации работы по стандартизации в СССР», под-
лежащее включению в Свод законов СССР. В постановлении
учтено и обобщено все принятое ранее законодательство по
вопросам стандартизации. В нем определены главные задачи и
объекты стандартизации в СССР. Установлены следующие ка-
тегории нормативно-технической документации: государствен-
ные, отраслевые и республиканские стандарты, а также техни-
ческие условия. В соответствии с постановлением руководители
предприятий несут персональную ответственность за научно-
технический уровень и технико-экономическую обоснованность
разрабатываемых стандартов и технических условий, за свое-
временное их обновление, за соответствие разрабатываемой
конструкторской, технологической и проектной документации
требованиям стандартов и технических условий.
На современном этапе усилиями Госстандарта, министерств
и ведомств коренным образом изменились практическая нап-
равленность, масштабы, формы и методы деятельности по стан-
дартизации. Наряду с государственными, отраслевыми и рес-
публиканскими стандартами в последнее время получила раз-
витие стандартизация на уровне предприятия. Сейчас невоз-
6
можно найти в стране предприятие, где работа по повышению
эффективности производства, технического уровня и качества
продукции производилась бы без использования стандарти-
зации.
1.2.	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ В ОБЛАСТИ
СТАНДАРТИЗАЦИИ
Необходимость стандартизации научной и технической тер-
минологии обусловливается тем, что термины, понятия и обоз-
начения представляют собой неотъемлемую часть всей норма-
тивно-технической, конструкторской и технологической доку-
ментации. В СССР над проблемами упорядочения и стандар-
тизации терминологии работают Всесоюзный научно-исследова-
тельский институт технической информации, классификации и
кодирования (ВНИИКИ) Госстандарта, Комитет научно-техни-
ческой терминологии (КНТТ), а также отраслевые научно-ис-
следовательские институты.
С расширением экономических связей на национальном и
международном условиях уточнение терминологии происходило
параллельно с развитием самой стандартизации и отражало на
различных этапах достигнутый уровень ее развития. Междуна-
родная организация по стандартизации в 1952 г. создала Ко-
митет по изучению научных принципов стандартизации
(СТАКО). Перед этим комитетом была поставлена задача дать
определения основных терминов, касающихся стандартизации.
Предложенные СТАКО определения терминов послужили осно-
вой определений, установленных Государственной системой
стандартизации.
Стандартизация — деятельность, заключающаяся в нахож-
дении решений для повторяющихся задач в сферах науки, тех-
ники и экономики, направленное на достижение оптимальной
степени упорядочения в определенной области. Это не механи-
ческий отбор устоявшихся характеристик, а выбор наиболее
оптимальных решений, рассчитанных не только на сегодняш-
ний уровень науки и техники, но и учитывающих перспективы
развития.
В условиях планового социалистического хозяйства важней-
шей особенностью стандартизации является ее активная роль
в управлении экономическим и социальным развитием страны,
совершенствовании управления народным хозяйством, интенси-
фикации общественного производства и повышении его эффек-
тивности, ускорении научно-технического прогресса, реализа-
ции целевых комплексных программ, повышении технического
Уровня и улучшения качества продукции, рациональном и эко-
номичном использовании ресурсов.
7
В зависимости от масштабов работу по стандартизации раз-
деляют на национальную и международную.
Национальная стандартизация — это работа по стандарти-
зации в масштабах одной страны.
Международная стандартизация — это работа по стандарти-
зации, в которой принимают участие несколько суверенных госу-
дарств. Результатом работы по международной стандартиза-
ции являются международные стандарты, используемые стра-
нами-участницами прямо или при создании национальных стан-
дартов. Наиболее масштабной является стандартизация в рам-
ках Международной организации по стандартизации (ИСО).
Особое место в системе международной стандартизации зани-
мает совместная работа по стандартизации, проводимая в соот-
ветствии с программой социалистической экономической инте-
грации стран — членов СЭВ.
Стандарт— нормативно-технический документ, устанавлива-
ющий требование к продукции, правила, обеспечивающие ее
разработку, производство и эксплуатацию. Стандарт может
быть разработан как на материальные объекты (эталоны, про-
дукцию), так и на нормы, правила, требования к объектам
организационно-методического и общественного характера.
Технические условия — нормативно-технический документ,
устанавливающий требования к конкретной продукции и явля-
ющийся неотъемлемой частью комплекта технической докумен-
тации на продукцию, на которую они распространяются. Комп-
лектность показателей должна обеспечить полную характерис-
тику потребительских свойств изделия и возможность контроля
его качества. Правила построения, оформления и утверждения
технических условий установлены ГОСТ 2.114—70 и ГОСТ
2.115—70, которые входят в комплекс стандартов Единой сис-
темы конструкторской документации (ЕСКД).
Показатели стандартов—характеристики объектов стандар-
тизации, выраженные с помощью условных единиц, обозначе-
ний или понятий. Показателями стандартов могут быть физи-
ческие свойства, химический состав, эксплуатационные каче-
ства, экономичность, надежность, долговечность.
Для осуществления стандартизации используют унифика-
цию и типизацию.
Унификация—разновидность (метод) стандартизации, за-
ключающаяся в рациональном сокращении числа элементов
одинакового функционального назначения.
Типизация—разновидность (метод) стандартизации, заклю-
чающаяся в разработке и установлении типовых, конструктив-
ных, технологических, организационных и других решений.
Стандартизация является основой взаимозаменяемости.
Взаимозаменяемость — свойство независимо изготовленных
деталей занимать свое место в сборочной единице без допол-
8
нительной механической или ручной обработки при сборке и
обеспечивать нормальную работу данного узла.
1.3.	ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА СТАНДАРТИЗАЦИИ
В Советском Союзе работа гго стандартизации организуется
в соответствии с положениями Государственной системы стан-
дартизации (ГСС), которая представляет собой комплекс вза-
имосвязанных стандартов, определяющих все основные вопро-
сы практической деятельности по стандартизации, в масштабе
страны па всех уровнях управления народным хозяйством—
государство, отрасль, республика, предприятие.
Комплекс государственных стандартов «Государственная си-
стема стандартизации» (ГОСТ I—68) разработан в 1968 г. со
сроком введения с I января 1970 г. ГСС установлены цели и
задачи стандартизации, система органов и служб стандартиза-
ции, их задачи и направления деятельности. Введены четыре
категории стандартов: государственные (ГОСТ), республикан-
ские (РСТ), отраслевые (ОСТ) и стандарты предприятии
(СТП). Установлен порядок планирования, разработки, оформ-
ления, утверждения, регистрации и внедрения всех категорий
стандартов, а также надзора за их внедрением и соблюдением.
В последующие годы ГСС развивалась и совершенствова-
лась, были внесены изменения, отражающие практику ее при-
менения. В новой редакции ГСС подчеркивается связь стандар-
тизации с техническим прогрессом, ее роль в повышении тех-
нического уровня и качества продукции. По состоянию на 1 ян-
варя 1985 г. в комплекс ее стандартов входит 21 стандарт.
1.4.	ОРГАНЫ И СЛУЖБЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
В народном хозяйстве органы и службы стандартизации,
охватывая все предприятия, отрасли и союзные республики,
организуют и практически осуществляют работы по стандар-
тизации.
В систему органов и служб стандартизации в Советском
Союзе входят:
— общесоюзные органы по стандартизации и их службы,
— службы по стандартизации в отраслях народного хозяй-
ства,
— службы по стандартизации в союзных республиках.
Общесоюзным органом государственного управления, осу-
ществляющим руководство стандартизацией и метрологией, яв-
ляется Государственный комитет СССР по стандартам (Гос-
стандарт).
Главные задачи Госстандарта:
9
организация работы по аттестации промышленной продук-
ции;
осуществление государственного надзора за внедрением и
соблюдением стандартов и технических условий, за состоянием
и применением измерительной техники;
координация деятельности министерств, ведомств, союзных
республик по стандартизации и метрологии, руководство их
службами по стандартизации; представление Совету Минист-
ров СССР разработанных перспективных планов государствен-
ной стандартизации;
осуществление комплексной стандартизации сырья, комплек-
тующих и готовых изделий;
утверждение программы комплексной стандартизации.
Госстандарт является метрологическим органом страны. Он
устанавливает единицы измерений в стране, утверждает и хра-
нит государственные эталоны единиц измерений, ведет единую
государственную службу времени, осуществляет государствен-
ную поверку и клеймение мер и измерительных приборов.
На Госстандарт возложены контрольные функции за дея-
тельностью министерств и ведомств, организаций и предприя-
тий по всем направлениям работы по стандартизации и метро-
логии.
Право издания и переиздания государственных стандартов
принадлежит исключительно Госстандарту.
На Госстандарт возложены обязанности представлять Со-
ветский Союз в международных организациях, занимающихся
стандартизацией.
В систему служб Госстандарта входят;
—	научно-исследовательские институты по стандартизации и
метрологии;
—	Всесоюзный научно-исследовательский центр стандартных
и справочных данных (ВНИЦ ССД);
—	Всесоюзный научно-исследовательский центр стандарт-
ных образцов (ВНИЦ СО);
—	Главный информационно-вычислительный центр;
—	Всесоюзный институт повышения квалификации руково-
дящих и инженерно-технических работников в области стан-
дартизации, метрологии и качества продукции (ВИСМ);
—	территориальные органы Госстандарта — республикан-
ские управления и центры стандартизации и метрологии, госу-
дарственного надзора за стандартами и измерительной тех-
никой;
—	издательство стандартов.
Важным звеном общесоюзной службы стандартизации яв-
ляются головные и базовые организации по стандартизации.
В отраслях промышленности созданы самостоятельные научно-
исследовательские головные организации, осуществляющие
10
(координацию работ по стандартизации. Базовые организации
 по стандартизации создаются в системе министерств и явля-
ются научно-методическими центрами по стандартизации за-
крепленных за ними групп продукции. Они разрабатывают
проекты стандартов, осуществляют организационно-методиче-
ское руководство работой по стандартизации на прикреплен-
ных к ним предприятиях.
1.5. КАТЕГОРИИ СТАНДАРТОВ
Стандарт является основным видом нормативно-техниче-
ского документа по стандартизации, устанавливающий комп-
лекс единых норм, правил и требований к объекту стандарти-
зации. Стандарт может быть разработан как на материальные
предметы (продукцию, эталоны, образцы веществ), так и на
объекты общетехнического и организационно-методического
характера.
В ГСС стандарты в зависимости от уровня их утвержде-
ния, определяющего требования к объектам стандартизации,
подразделяются на следующие категории: государственные
стандарты СССР (ГОСТ); отраслевые стандарты (ОСТ); рес-
публиканские стандарты союзных республик (РСТ); техничес-
кие условия (ТУ).
ГОСТ утверждает Госстандарт по представлению минис-
терств и ведомств. ГОСТом устанавливаются преимущественно
общие требования для групп однородной продукции межотрас-
левого применения, а также на нормы, правила, требования,
понятия, обозначения, регламентация которых необходима для
обеспечения высокого качества продукции и взаимосвязи раз-
личных областей науки и производства. ГОСТы обязательны
для применения всеми предприятиями, организациями и учреж-
дениями союзного, республиканского и местного подчинения
во всех отраслях народного хозяйства СССР и союзных рес-
публик.
ОСТ утверждает головное министерство в производстве дан-
ного вида продукции.
Под отраслью понимают совокупность предприятий и орга-
низаций, которые разрабатывают или изготовляют определен-
ные виды продукции, закрепленной за данным министерством,
независимо от их территориального расположения.
ОСТы устанавливают требования для однородной продук-
ции отраслевого производства и применения, а также требова-
ния к организационно-методическим и общетехническим объек-
там отраслевого значения. Они обязательны для всех предпри-
ятий и организаций данной отрасли, а также для предприятий
и организаций других отраслей, потребляющих продукцию этой
отрасли.
11
PCT утверждают Госплан союзных республик или по пред-
ставлению Госплана Советом Министров республики. РСТ уста-
навливаются общие требования для групп однородной или кон-
кретной продукции республиканского производства и примене-
ния, а также требования к организационно-методическим и
общетехническим объектам республиканского значения, кото-
рые не являются объектом государственной и отраслевой стан-
дартизации. РСТ обязательны для всех предприятий, находя-
щихся на территории союзной республики, выпускающих и по-
требляющих данную продукцию, независимо от их ведомствен-
ной подчиненности.
ТУ—нормативно-технические документы (НТД), устанав-
ливающие комплекс требований к конкретным моделям, мар-
кам, артикулам продукции. Они являются неотъемлемой час-
тью комплекта технической документации на продукцию, на
которую они распространяются. ТУ разрабатывают на одно кон-
кретное изделие, вещество или на несколько конкретных (груп-
повые ТУ).
В зависимости от вида продукции ТУ утверждают общесо-
юзные, республиканские министерства; центральные и респуб-
ликанские кооперативные организации; Советы Министров
автономных республик; исполнительные комитеты народных
депутатов; предприятия, производственные объединения, фир-
мы, комбинаты, колхозы и совхозы. Проекты ТУ перед утвер-
ждением согласовывают с заказчиком (потребителем) и с пред-
приятием-изготовителем. Утвержденные ТУ подлежат государ-
ственной регистрации в органах Госстандарта, после чего их
принимают как основание для утверждения цены на продук-
цию.
Государственной системой стандартизации предусмотрена
категория стандартов предприятий (СТП), которые широко
применяют в рамках комплексной системы управления каче-
ством продукции (КС УКП). СТП утверждаются руководством
предприятий и учреждений, они становятся обязательными для
применения в рамках этих организаций. В СТП устанавлива-
ются требования к организационно-методическим и техничес-
ким объектам местного значения, а также требования к про-
дукции собственного производства и применения. На поставля-
емую продукцию СТП не разрабатывают.
1.6. ОБЪЕКТЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Наиболее традиционными объектами стандартизации явля-
ются производственно-техническая продукция и товары народ-
ного потребления, а также типовые технологические процессы,
формы и методы организации труда и производства, правила
12
выполнения производственных и контрольных операций, прави-
ла транспортировки и хранения продукции.
В стандарты и технические условия включают требования к
качеству и экономичности продукции; методы ее контроля (ис-
пытаний, анализа, измерений); правила маркировки, упаковки,
транспортирования и хранения; правила приемки готовой про-
дукции; гарантии изготовителя.
Объекты государственной стандартизации:
	— группы однородной продукции;
	— подгруппы однородной продукции;
—	конкретная продукция;
—	правила, обеспечивающие техническое или организацион-
но-методическое единство и взаимосвязь процессов разработки,
производства и применения продукции.
Группа однородной продукции — максимально-возможная
совокупность продукции, характеризующаяся общностью функ-
ционального назначения, областью применения и номенклату-
рой основных показателей качества.
Подгруппа однородной продукции—-часть группы однород-
ной продукции, выделяемая по признаку общности конструк-
тивно-технического решения.
Конкретная продукция — модели, марки и т. п. продукция,
характеризующаяся определенными конструктивно-технологиче-
скими решениями, принципами действия, свойствами и конкрет-
ными значениями показателей функционального назначения.
Объектами отраслевой стандартизации могут быть:
отдельные виды продукции ограничительного применения,
сырье, технологическая оснастка и инструмент, предназначен-
ные для производства и внутриотраслевого применения, отдель-
ные виды товаров народного потребления;
, специфичные для данной отрасли типовые технологические
i процессы, нормы, требования и методы в области организации
> проектирования, производства и эксплуатации промышленной
 продукции и товаров народного потребления;
j сырье, материалы, топливо внутриреспубликанского приме-
\ нения, нормы и требования к ремонту бытовых машин и при-
, боров, национальные виды изделий и товаров народного потреб-
ления;
нормы и правила в области организации и управления про-
изводством предприятия; нормы для разработки продукции
предприятия и методы расчета; технологические нормы и тре-
бования, типовые технологические процессы, оснастка и инст-
румент.
1.7. ВИДЫ СТАНДАРТОВ
Стандарты па продукцию регламентируют основные требо-
вания к назначению, техническому уровню, качеству и эконо-
мичности продукции на всех стадиях ее жизненного цикла.
Государственная система стандартизации устанавливает в
зависимости от содержания и назначения стандартов всех кате-
горий следующие их виды:
—	стандарты параметров и (или) размеров;
—	стандарты типов, основных параметров и (или) разме-
ров;
—	стандарты конструкции и размеров;
—	стандарты марок;
—	стандарты сортамента;
—	стандарты общих технических требований (технических
требований);
—	стандарты общих технических условий;
—	стандарты правил приемки;
—	стандарты методов контроля (испытаний, анализов, изме-
рений) ;
—	стандарты маркировки, упаковки, транспортирования и
хранения;
—	стандарты эксплуатации и ремонта;
—	стандарты типовых технологических процессов.
В стандартах допускается предусматривать данные, свойст-
венные стандартам нескольких видов, например: стандарт пра-
вил приемки и методов контроля; стандарт технических требо-
ваний, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения.
Кроме того, допускается разделение видов стандартов на от-
дельные стандарты; например стандарт маркировки, упаковки,
стандарт основных параметров.
Стандарты параметров (размеров) устанавливают класси-
фикацию продукции по ее основным потребительским (эксплу-
атационным) характеристикам, на базе которых должна проек-
тироваться продукция конкретных типов, марок, подлежащих
изготовлению соответствующими отраслями.
Стандарты типов и основных параметров (размеров) уста-
навливают типы стандартизируемой продукции в зависимости
от их основных свойств и основные параметры, характеризу-
ющие эти типы продукции. Стандарты типов должны учиты-
вать перспективы развития данного вида изделий и содержать
не только освоенные в производстве, по и подлежащие освое-
нию типы изделий и их основные параметры.
Стандарты конструкции и размеров определяют конструк-
тивные исполнения и основные размеры для определенной груп-
пы изделий в целях их унификации и обеспечения взаимозаме-
няемости при разработке конкретных марок, моделей.
14
I Стандарты марок устанавливают номенклатуру марок мате-
риалов (сырья), их химический состав, потребительские (экс-
плуатационные) свойства, методы их контроля. Стандарты ма-
рок выпускают на сырье и материалы, которые поставляются
потребителям только в виде продукции определенного сорта-
мента и направлены на сокращение многообразия марок.
I Стандарты сортамента определяют геометрические формы,
размеры продукции.
I Стандарты общих технических требований устанавливают
общие для группы однородной продукции нормы и требования,
обеспечивающие оптимальный уровень качества, который дол-
жен быть заложен при проектировании и обеспечен при изго-
товлении конкретных видов продукции, входящих в данную
группу. В зависимости от вида и назначения продукции могут
усанавливаться требования к свойствам (твердость, упругость,
износоустойчивость); к надежности н долговечности; техниче-
ской эстетики (окраска, отделка); к исходным материалам, при-
меняемым при изготовлении данной продукции (сырью, полу-
продуктам).
•Стандарты общих технических условий устанавливают об-
щир для данной группы однородной продукции эксплуатацион-
ный (потребительские) характеристики, правила приемки, ме-
тоды контроля, требования к маркировке, упаковке, транспор-
тированию и хранению и др.
Стандарты технических условий определяют требования и
характеристики к конкретной продукции — марке, виду, мо-
дели.
Стандарты методов испытаний устанавливают порядок от-
бора проб для испытаний, методы испытаний (контроля, ана-
лиза, измерения) определенной группы продукции в целях обес-
печения единства оценки показателей качества.
Стандарты правил приемки определяют порядок приемки
определенной группы или вида продукции в целях обеспечения
единства требований при приемке этой продукции по качеству
и количеству.
Методы испытаний выбирают в зависимости от вида про-
дукции для обеспечения надлежащего ее качества. В стандар-
тах могут быть указаны различные виды повседневных испы-
таний для контроля качества выпускаемой продукции (пофаз-
Ный контроль); типовые испытания, проводимые при освоении
производства новой продукции; периодические испытания, про-
водимые для проверки соответствия выпускаемой продукции
предъявленным ей требованиям.
Стандарты маркировки, упаковки, транспортирования и хра-
нения устанавливают общие требования к маркировке опреде-
ленных групп продукции с целью информации потребителя об
основных характеристиках продукции, к ее упаковке с учетом
15
технической эстетики, к транспортированию и хранению опре-
деленных групп продукции с целью обеспечения сохранности
свойств и показателей качества продукции на стадиях ее изго-
товления, обращения и потребления.	I
Стандарты правил эксплуатации и ремонта определяют об]
щие правила, обеспечивающие в заданных условиях работоспо)
собность определенных групп продукции и гарантирующие ее
эксплуатационные характеристики в течение установленного
срока.	I
Стандарты типовых технологических процессов устанавли-
вают наиболее прогрессивные методы, способы и технические
средства изготовления и контроля продукции с целью внедре-
ния прогрессивной технологии производства и обеспечения еди-
ного уровня качества выпускаемой продукции.
1.8. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
Планирование стандартизации — часть государственной си-
стемы планирования экономического и социального развития
страны. Первый «Общесоюзный план стандартизации на 192£—
33 гг.» был разработан в 1928 г. и стал составной частью пер-
вого пятилетпего плана развития народного хозяйства страны.
В последующие годы основной формой планирования были
годовые планы стандартизации. Начиная с восьмой пятилетки
план государственной стандартизации вновь стал составной
частью государственного плана развития народного хозяйства
СССР. По сравнению с первым пятилетним планом структура
его заметно изменилась и расширилась, поскольку в этот пе-
риод был принят ряд принципиальных решений, направленных
на коренную перестройку работ по стандартизации.
Действующие в настоящее время «Основные положения сис-
темы планирования стандартизации в СССР» разработаны в
соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров
СССР «Об улучшении планирования и усиления воздействия
хозяйственного механизма на повышение эффективности произ-
водства и качества работы» от 12 июля 1979 г. «Основные поло-
жения» устанавливают принципы планирования на всех уров-
нях управления народным хозяйством. Система планирования
представляет собой совокупность планов и плановых докумен-
тов, а также организационно-методических документов, уста-
навливающих порядок разработки, согласования, утверждения
и контроля планов.
В 1983 г. принята комплексная программа научно-техниче-
ского прогресса СССР на 1986—2005 гг. (по пятилетиям), в
состав которой входит раздел «Развитие стандартизации». Раз-
делом предусмотрено расширение работ по созданию государ-
ственных стандартов общих технических требований по груц-
16
Дам однородной продукции с включением в эти стандарты тре-
бований, превышающих достигнутый уровень и соответствую-
щих перспективному мировому уровню техники и технологии.
Введение долгосрочного планирования обеспечивает непрерыв-
ность этого процесса, детализацию заданий ближайшего пяти-
летия и составление проблемного раздела комплексной про-
граммы каждые пять лет с внесением в него (по результатам
выполнения плана последней пятилегки) уточнений па три по-
следующие.
По уровню управления различают планы стандартизации
предприятий и производственных объединений, отраслевой стан-
дартизации, стандартизации союзных республик, государствен-
ной стандартизации.
1о функциональному характеру планы стандартизации под-
разделяются на планы разработки новых и пересмотра дейст-
вукщих стандартов, планы работ по международной стандар-
тизации, метрологическому обеспечению народного хозяйства,
государственному надзору.
По периоду деятельности разрабатываются планы стандар-
тизации годовые, пятилетние и перспективные.
Содержание планов работ по стандартизации определяется
основными направлениями развития народного хозяйства, ком-
плексными программами стандартизации и метрологического
обеспечения, заданиями вышестоящих планов.
; Пятилетние планы содержат задания по стандартизации и
^унификации групп продукции, а также требования и показате-
;ли технического уровня и качества, которые должны быть за-
ложены в стандарты выпускаемой продукции.
f В годовых планах групповые задания развертываются в
^задания по разработке новых и пересмотру действующих стан-
(дартов, предусматривающих повышение основных показателей
Технического уровня и качества стандартизируемой продукции.
С 1985 г. в планы включаются задания по разработке госу-
дарственных стандартов с перспективными требованиями и по
реализации программ комплексной стандартизации важнейших
/.видов продукции.
Общий принцип разработки планов по стандартизации стро-
ится на основе предложений, поступающих снизу: планы госу-
дарственной стандартизации разрабатываются на основании
предложений министерств и ведомств, Советов Министров союз-
ных республик, которые, в свою очередь, обобщают предложе-
ния, поступившие от головных и базовых организаций по стан-
дартизации, а также предложений научно-технической общест-
венности.
Годовой план государственной стандартизации охватывает
полный набор объектов стандартизации по всем ее уровням и
Направлениям. Он включает следующие задания:
17
— разработку систем общетехнических и организационно-ме?
тодических стандартов межотраслевого значения;	(
— стандартизацию важнейших видов продукции, включая
разработку программ комплексной стандартизации и отрасле-
вых стандартов и технических условий, связанных с этими про-
граммами;	;
— развитие унификации промышленной продукции и типи-
зации технологических процессов;	|
— развитие стандартизации и метрологии в рамках СЭВ;.'
— разработку международных стандартов;	1
— внедрение стандартов;	i
— государственный надзор за внедрением и соблюдением
стандартов, состоянием средств измерений;	'
—	метрологическое обеспечение отраслей народного хозяй-
ства;
—	повышение квалификации специалистов в области стан-
дартизации, качества продукции и метрологии
Взаимосвязь и сопоставимость по стандартизации обеспечи-
вается единством показателей, разрабатываемых на всех уров-
нях.
1.9.	РАЗРАБОТКА, УТВЕРЖДЕНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ
СТАНДАРТОВ
Единые правила и основные требования по разработке стан-
дартов в СССР обеспечивают организационно-методическое
единообразие планирования работ по стандартизации и непо-
средственную организацию разработки стандартов всех катего-
рий при широком участии заинтересованных организаций и
предприятий (производителей и потребителей продукции), орга-
нов надзора, а также научных и общественных организаций.
Создание стандарта осуществляется в соответствии с ГОСТ
1.0—68 по типовым стадиям разработки стандартов, в рамках
которых подробно излагается содержание и последовательность
выполнения всех работ.
Работа по созданию стандарта осуществляется в такой по-
следовательности:
—	составление и утверждение технического задания на раз-
работку стандарта;
—	разработка проекта стандарта (первая редакция) и рас-
сылка его на отзыв;
— обработка отзывов, разработка проекта (окончательная
редакция) стандарта и представление его на утверждение.
В техническом задании указываются основные цели и зада-
чи разработки стандарта; содержание стандарта и основные
требования, которые должны быть регламентированы стандар-
том; взаимосвязь с другими стандартами и рекомендациями по
18
!ндартизации. Для разработки технического задания изуча-
ли и анализируются материалы о стандартизируемом объек-
с учетом достижений отечественной и зарубежной техники.
Проекты государственных и отраслевых стандартов разра-
ываются головными и базовыми организациями по стандар-
ации, научно-исследовательскими, проектио-технологически-
и ведущими предприятиями с привлечением квалифициро-
:ных специалистов и экономистов.
Процесс обсуждения первой редакции стандарта осущест-
ется широким и представительным кругом организаций и
дприятий. Для этого разработчик стандарта рассылает про-
стандартов па отзыв министерствам, предприятиям и орга-
низациям, изготовляющим и потребляющим стандартизиру-
емую продукцию. Организация-разработчик проекта составляет
сводку отзывов, где по каждому замечанию и предложению да-
ется обоснованное заключение. На основании сводки отзывов
составляется окончательная редакция проекта стандарта, кото-
рый представляется на утверждение вместе с информационной
картой технико-экономического обоснования эффективности
стандарта.
Перед утверждением стандарт проходит терминологическую
и правовую экспертизу в одном из НИИ Госстандарта. Утвер-
ждение стандарта проводится Госстандартом с участием пред-
ставителей предприятий и основных потребителей продукции
при рассмотрении научно-технического уровня стандартов, его
технико-экономического обоснования, мероприятий по внедре-
нию и установлению сроков внедрения. Утверждение отрасле-
вых и республиканских стандартов производится соответствен-
но министерствами и Советами Министров союзных республик.
Внедрение стандарта осуществляется в соответствии с пла-
ном мероприятий, который составляет организация-разработ-
чик одновременно с разработкой проекта стандарта. На основе
этого плана предприятия и организации разрабатывают и осу-
ществляют организационно-технические мероприятия по внед-
рению стандарта, содержащие конкретные задания по цехам,
службам и отделам. Стандарт считается внедренным, если уста-
новленные им нормы, требования, правила отражены в дейст-
вующей технической документации и полностью применяются
в производстве и если выпускаемая продукция соответствует
требованиям стандарта.
Ответственность за своевременное внедрение стандартов
несут министерства и ведомства, которые обеспечивают прове-
дение работ и осуществляют ведомственный контроль за свое-
временным внедрением и соблюдением стандарта на подведом-
ственных им предприятиях и организациях, а также предприя-
тия и организации, которые должны соблюдать стандарт с
Даты его введения в действие.
19
Рис. 1. Схема организации работ по государственной стандарти-
зации
Схема организации разработки и внедрения государствен-
ных стандартов приведена на рис. 1.
Госстандарт закрепляет государственные стандарты за ми-
нистерствами и ведомствами в соответствии с их отраслевой
принадлежностью. Отраслевые и республиканские стандарты
закрепляются за министерствами (ведомствами) или Советами
Министров союзных республик, утвердившими их. В пределах
министерства стандарты закрепляют за головными или базо-
выми организациями по стандартизации.
Министерства (ведомства) СССР и союзных республик, их
головные и базовые организации по стандартизации системати-
чески, не реже одного раза в пять лет, проверяют закреплен-
ные за ними стандарты для определения их научно-техниче-
ского уровня и при необходимости разрабатывают предложе-
20
ния по пересмотру стандартов. Основанием для пересмотра
стандартов могут служить предложения предприятий постав-
щиков или потребителей данной продукции, а также предложе-
ния организаций, осуществляющих государственный надзор за-
качеством выпускаемой продукции, предложения общественных
организаций.
Утверждать вносимые в стандарты изменения могут те орга-
низации, которые утвердили данный стандарт.
1.10.	МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СТАНДАРТИЗАЦИИ
ПРОДУКЦИИ
Основными методами работы по стандартизации продукции
являются классификация, типизация, унификация, агрегатиро-
вание.
Классификация продукции состоит в ее систематизации и
группировке по наиболее существенным признакам (главные
параметры, размеры, используемые материалы, конструктивно-
технологические решения и др.).
Унификация состоит в рациональном сокращении числа ти-
пов продукции одинакового или близкого целевого назначения,
способствующих взаимозаменяемости при использовании. Это
наиболее распространенный и эффективный метод стандарти-
зации. Унификация продукции, уменьшая число разновидно-
стей, сопровождается типизацией путем комбинирования от-
дельных наиболее удачных конструктивно-технологических
решений, имеющихся у совокупности унифицируемых изделий.
Например, химические аппараты разного назначения, собирае-
мые из унифицированных деталей и узлов. Объектами унифи-
кации могут быть изделия массового, серийного и индивиду-
ального производства (детали, узлы, машины).
Агрегатирование состоит в конструировании машин и обо-
рудования из унифицированных и стандартных деталей и
узлов многократного пользования. Агрегатирование позволяет
Не создавать каждую новую единицу оборудования как ориги-
нальную, а перекомпоновывать имеющиеся машины и оборудо-
вание, используя уже.спроектированные и освоенные произ-
водством узлы и агрегаты. Это способствует значительному
увеличению мощности предприятий без излишних затрат, про-
ведению широкой программы механизации и автоматизации.
1.11.	КОМПЛЕКСНАЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ
Основным методом по планированию и разработке стандар-
тов продукции является комплексная стандартизация. Осущест-
вление комплексной стандартизации обеспечивает наиболее
Полное и оптимальное удовлетворение требований заинтересо-
21
ванных организаций и предприятий к технико-экономическим
показателям сырья, материалов, приборов, технологии произ-
водства и необходимого для изготовления конечной продукции
оборудования.
Комплексное проведение работ по стандартизации строится
на широком применении программно-целевого планирования.
Комплексная стандартизация регламентирует взаимосвязан-
ные материальные и нематериальные объекты, охватывая тре-
бования как к конечной продукции, сырью, материалам, тех-
нической оснастке, оборудованию, так и к технологическим
процессам изготовления, системам документации, управления
производством, обучения и подготовки кадров.
Практической реализацией этого метода являются програм-
мы комплексной стандартизации, определяющие организацию
работ по созданию и внедрению нормативно-технической базы
комплексного повышения технического уровня и качества про-
дукции.
Программа комплексной стандартизации предусматривает
системный подход разработки стандартов на готовую продук-
цию, материалы, оборудование, методы подготовки и органи-
зации производства, типовые технологические процессы, методы
и средства контроля, измерений, испытаний, правила хранения
и транспортирования, эксплуатации и ремонта. При этом охва-
тываются все стадии проектирования, производства и эксплуа-
тации продукции. Важным в этих программах является опере-
жающее развитие стандартизации сырья, качество которого
оказывает влияние на технико-экономические характеристики
и качество готовой продукции.
При выборе объектов комплексной стандартизации основны-
ми критериями служат экономическая эффективность и обьем
производства различных видов продукции.
Впервые задания по комплексной стандартизации вошли в
план по стандартизации на восьмую пятилетку, где было пре-
дусмотрено комплексное решение проблем стандартизации ряда
важных объектов. За годы десятой и одиннадцатой пятилеток
создано 233 программы, в результате реализации которых по-
высился технический уровень и качество многих видов изделий.
В двенадцатой пятилетке комплексная стандартизация получит
дальнейшее развитие по перспективной стандартизации на
группы однородной продукции или целевые комплексы групп
важнейших видов продукции.
1.12.	ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ С ПЕРСПЕКТИВНЫМИ
ТРЕБОВАНИЯМИ НА ГРУППЫ ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ
Государственные стандарты с перспективными требования-
ми на группы однородной продукции разрабатываются для соз-
22
дания нормативно-технической базы государственного управле-
ния разработкой и выпуском отечественной продукции, соот-
ветствующей высшему мировому уровню, экономически обосно-
ванным требованиям народного хозяйства и населения страны,
потребностям обороны и экспорта.
Стандарты на однородные группы продукции разрабатыва-
ются как «Общие технические требования» (ОТТ) в составе
специальных научно-исследовательских работ по определению,
перспектив развития групп однородной продукции.
ГОСТ ОТТ предназначаются для использования:
—	при разработке новой и модернизированной продукции и
нормативно-технической документации на нее;
—	при постановке новой и модернизированной продукции
на производство;
—	при аттестации выпускаемой продукции по категориям
качества;
—	при планировании производства продукции.
Необходимо, чтобы стандарты ОТТ наиболее полно учиты-.
вали научно и экономически обоснованные требования потре-
бителей к номенклатуре, техническому уровню и качеству про-
дукции. Важно установление в стандартах дифференцированных
значений основных показателей технического уровня и качест-
ва, соблюдение которых при разработке и постановке на про-
изводство конкретной новой и модернизированной продукции
должно обеспечивать своевременную разработку, постановку на
. производство и выпуск продукции высшей категории качества,
.3 также своевременное снятие продукции с производства в со-
ответствии с нормативными сроками обновления.
' В стандартах ОТТ устанавливают три ступени технического
уровня и качества в зависимости от уровня подготовки произ-
водства:
| I ступень — требования, в соответствии с которыми выпус-
кается ранее освоенная продукция, при этом обязательным
^.условием является соответствие продукции современным требо-
ваниям потребителей (высшая или первая категории качества);
[ II ступень — требования на разрабатываемую или модерни-
|"ируемую продукцию, подлежащую постановке в производство
ри условии обеспечения ее выпуска на высшем мировом уров-
:е (высшая категория качества);
III ступень—установление высшего мирового уровня пер-
пективных требований, в соответствии с которыми должна
зарабатываться новая перспективная продукция (будущая
Ысшая категория качества).
Методическая особенность этих стандартов заключается в
dm, что основные показатели должны достоверно отражать
ерспективу их развития в мире на прогнозируемый период,
номенклатура показателей должна быть ограничена только
23
главными требованиями, определяющими технический уровень
и качество. Количество показателей в ГОСТ ОТТ, как прави-
ло, не более 10.
Номенклатуру показателей устанавливают головные орга-
низации по группам однородной продукции в государственных
стандартах системы показателей качества продукции с обяза-
тельным привлечением базовых или головных организаций по
стандартизации и по согласованию с основными потребите-
лями.
Разработку новых и пересмотр действующих ГОСТ ОТТ
осуществляют головные по группам однородной продукции на-
учно-исследовательские и другие организации и предприятия,
непосредственно выполняющие специальные научно-исследова-
тельские работы. Соисполнителями являются базовые или го-
ловные организации по стандартизации, а также организации,
специально назначаемые министерством (ведомством)—основ-
ным потребителем продукции.
При проведении научно-исследовательских работ изучают
действующие стандарты и другую нормативно-техническую до-
кументацию, научно-техническую литературу. Проводят анализ
стандартов СЭВ, ИСО, других международных организаций,
патентные исследования и изучение изобретений; разрабатыва-
ют модели оптимизации продукции по ее основным парамет-
рам и долгосрочные прогнозы объективно складывающихся
тенденций ее наиболее вероятного развития на определенный
период.
На основании проведенных теоретических и эксперимен-
тальных работ и технико-экономических исследований получа-
ют исходные данные о наиболее высоком научно-техническом
современном уровне и качестве данной группы однородной про-
дукции и тенденциях ее развития в будущем. После рассмот1
рения исследований и их приемки разрабатывается проект го-
сударственного стандарта ОТТ.
1.13. ЕДИНЫЕ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ
Комплексная стандартизация в последние годы нашла ши-
рокое применение в форме межотраслевых систем стандарти-
зации. Разработка этих систем характеризует достигнутый
научно-технический уровень стандартизации, необходимость
повышения которого объективно определяется требованиями
научно-технического прогресса. Технический прогресс народно-
го хозяйства немыслим без внедрения в промышленность сов-
ременных научных методов организации инженерно-техничес-
кого и управленческого труда.
После внедренной (см. разд. 1.3) в Советском Союзе Госу-
дарственной системе стандартизации (ГСС) менее чем за двад-
24
дать лет разработаны и функционируют крупные межотрасле-
вые системы: Единая система конструкторской документации
(ЕСКД), Система разработки и постановки продукции на про-
изводство (СРПП), Единая система технологической подго-
товки производства (ЕСТПП), Единая система технологической
документации (ЕСТД), системы стандартизации в области бе-
зопасности труда и области охраны природы и многие другие.
Разработан и внедряется комплекс государственных стан-
дартов на системы автоматизированного проектирования
(САПР), которые позволят объединить усилия конструктора и
технолога, производственника и работника сферы управления
в создании продукции высокого технического уровня и качества.
Единая система конструкторской документации
Проектно-конструкторская работа во всех индустриальных
странах мира выполняется с помощью стандартов. В 1928 г. в
Советском Союзе были разработаны 14 первых отечественных
общесоюзных стандартов на машиностроительные чертежи. Эти
стандарты определяли основные правила выполнения чертежей:
масштабы, размеры форматов, расположение проекций, разре-
зы и сечения и т. д.
Со временем стало очевидным, что в повседневной конст-
. рукторской работе необходимы не только нормы оформления
чертежей, но и правила выполнения проектно-конструкторских
работ. В 1950 г. был создан комплекс 17 государственных стан-
дартов на систему чертежного хозяйства. Однако во многих
отраслях промышленности продолжали существовать ведомст-
. венные системы чертежного хозяйства, что не обеспечивало
единства правил выполнения и разработки конструкторской
документации в народном хозяйстве в целом. Развитие народ-
ного хозяйства, количественные и качественные изменения в
Методах и практике создания новых изделий потребовали даль-
у.нейшего совершенствования существовавших стандартов,
у, В соответствии с постановлением Совета Министров СССР
1965 г. «Об улучшении работы по стандартизации в стране»
’ было принято решение о создании Единой системы конструк-
дТорской документации на изделия машиностроения и приборо-
строения. В 1974 г. введен в действие основной комплекс стан-
Г/Дартов ЕСКД, что обеспечило возможность организации про-
изводства любого изделия на любом предприятии в наиболее
^.Короткие сроки без переоформления конструкторских докумен-
тов. В настоящее время ЕСКД внедрена во всех отраслях про-
* Изводства.
| ЕСКД определяется как комплекс государственных стапдар-
к'Тов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения
Г До составлению, оформлению и обращению конструкторской
25
документации, разрабатываемой и применяемой промышленны-
ми, научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими
организациями и предприятиями Советского Союза.
Комплекс государственных стандартов ЕСКД содержит 180
стандартов, распределенных по следующим девяти группам:
общие положения, основные положения, обозначение изделий
и конструкторских документов, общие правила выполнения чер-
тежей, правила выполнения чертежей различных изделий, пра-
вила обращения документации, правила выполнения эксплуа-
тационной и ремонтной документации, правила выполнения
схем, правила выполнения строительных и гориографических
документов, прочие стандарты.
В каждой группе стандартов конкретизируются требования
к отдельным стадиям проектирования, устанавливаются осно-
вополагающие термины, применяемые при разработке конст-
рукторской документации, ее виды и комплектность в зависи-
мости от стадии разработки, требования к выполнению кон-
кретных документов (спецификаций, сборочных чертежей, чер-
тежей деталей, электрических, гидравлических и кинематиче-
ских схем, эксплуатационных и ремонтных документов, ведомо-
стей и пр.).
Стандартами ЕСКД определяется структура обращения кон-
структорской документации — правила ее учета, хранения, вне-
сения изменений, связанных с улучшением конструкции изде-
лий, повышением ее надежности, уменьшением материалоемко-
сти. Основные положения системы —ее определение, назначе-
ние, область распространения, состав, классификация и обоз-
начение стандартов ЕСКД установлены ГОСТ 2.001—70
«ЕСКД- Общие положения».
Установленные стандартами ЕСКД правила и положения
по разработке, оформлению и обращению документации рас-
пространяются на все виды конструкторских документов, на
нормативно-технические и технологические документы, а также
на научно-техническую и учебную литературу. Обозначение
стандартов ЕСКД строится на классификационном принципе
(рис. 2).
В настоящее время проходит опытное внедрение классифи-
катора ЕСКД, являющегося составной частью единой обезли-
ченной системы классификации и обозначений конструктор-
ских документов и изделий машиностроения и приборостроения
во всех отраслях промышленности.
Основные положения системы определены ГОСТ 2.201—80
«ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов».
Установленная стандартом основная структура обозначений
изделий и документов показана на рис. 3. Четырехзначный бук-
венный код организации-разработчика назначается по кодифи-
катору организаций-разработчиков.
26
Код классификационной характеристики присваивают изде-
лию и конструкторскому документу по классификатору изде-
лий и конструкторских документов машиностроения и приборо-
ГОСТ 2 X XX XX
(од регистрации
стандарта
Порядковый номер
стандарта в группе
Классификационная
группа стандартов
т\ шш ххх
регистрационный
номер
Класс (стандарты ЕСКД)
Код классификационной
характеристики
Категория стандарта
Код организации-разработчика
Рис. 2. Структура обозначения
стандартов по ЕСКД
Рис. 3. Структура обозначения
изделий и конструкторских до-
кументов
Рис. 4. Структура
кода классификаци-
онной характеристики
строения (классификатор ЕСКД). Структура кода классифи-
кационной характеристики показана на рис. 4.
В классификаторе ЕСКД классификация изделий и их сос-
тавных частей осуществляется по однородным видам продук-
ции независимо от ее ведомственной принадлежности. По приз-
накам функциональной однородности в
классификаторе ЕСКД сформировано
100 классов, из которых в настоящее вре-
мя занято 50. Резервные классы с тече-
нием времени могут быть использованы
для размещения новых видов изделий.
Каждый класс классификатора ЕСКД
• , делится на 10 подклассов (от 0 до 9),
Каждый подкласс — на 10 групп, каждая
группа — па 10 подгрупп и каждая под-
группа— на 10 видов.
Использование классификатора ЕСКД
обеспечивает:
—	единство системы обозначения изделий и конструкторских
документов машиностроения и приборостроения;
—	возможность использования различными предприятиями
( и организациями в проектировании, производстве, эксплуата-
Нии, ремонте, конструкторской документации, разработанной
; другими организациями, без ее переоформления;
—	ускорение и облегчение поиска разрабатываемых и изго-
товляемых изделий и конструкторских документов;
—	выявление объектов и определение направлений стандар-
тизации и унификации;
—	широкое применение средств электронно-вычислительной
техники и других средств автоматизации в проектировании и
производстве изделий.
Все это в конечном итоге служит источником повышения
производительности труда и снижения себестоимости продук-
ции.
Единая система технологической подготовки производства
Сравнительно недавно конструирование машин и приборов,
их деталей и узлов было основано на решениях, конструктив-
но различных настолько, что даже узлы и детали общего на-
значения для каждого изделия проектировались вновь. Разви-
тие научно-технического прогресса обусловило необходимость
быстрого совершенствования технических средств, замены уста-
ревших изделий новыми, более производительными, надежны-
ми, долговечными.
На передовых предприятиях отечественной промышленности
был накоплен опыт внедрения эффективных методов технологи-
ческой подготовки производства, основанных на применении
типовых технологических процессов, стандартной и унифициро-
ванной технологической оснастки, агрегатированного оборудо-
вания, на применении электронно-вычислительной техники и
средств промышленной роботизации.
Обобщив накопленный опыт, Госстандарт совместно с мини-
стерствами и ведомствами страны разработал комплекс госу-
дарственных стандартов Единой системы технологической под-
готовки производства изделий машиностроения, приборострое-
ния и средств автоматизации, устанавливающих единый поря-
док разработки технологической документации и предусматри-
вающих широкое применение типовых технологических процес-
сов. Первые семь государственных стандартов ЕСТПП утвер-
ждены в 1972 г.
В настоящее время комплекс государственных стандартов
ЕСТПП включает 50 стандартов, распределенных по пяти
группам:
0 — общие положения,
1	— правила организации и управления процессом техноло-
гической подготовки производства,
2	— правила обеспечения технологичности,
3	— правила разработки и применения технологических про-
цессов и средств технологического оснащения,
4	— правила применения технических средств механизации
и автоматизации инженерно-технических работ.
Обозначение стандарта строится на классификационном
принципе (рис. 5). Основные положения системы установлены
ГОСТ 14.001—73, ГОСТ 14.002—73 и ГОСТ 14.003—74.
ЕСТПП представляет собой установленную государственны-
ми стандартами систему организации и управления процессом
28
технологической подготовки производства, предусматривающую
широкое применение прогрессивных типовых и групповых тех-
нологических процессов; стандартной технологической оснаст-
ки и оборудования. ЕСТПП предусматривает высокую гибкость
производства, допускающую возможность его непрерывного со-
вершенствования и быстрой пере-
наладки на выпуск новых изделий;
средств механизации и автоматиза-
ции производственных процессов,
инженерно-технических и управлен-
ческих работ.
Высокая эффективность ЕСТПП
достигается в результате образова-
ния единой технологической цепи:
унификация изделий, типизация тех-
ГОСТ 1U. X XX XX
Ход регистрации
стандарта
Порядковый номер	1
стандарта б группе
Классификационная	'
группа стандартов
Класс Iстандарты ЕСТПП)
---- ---.—.-----------1
Категория стандарта
нологических процессов, стандарти-
зация средств технологического ос-
Рнс. 5. Структура обозначений
стандартов ЕСТПП
нащепия, автоматизация производ-
ства и инженерного труда. Это обеспечивает технологическую
готовность производства к выпуску продукции установленного
качества при сокращении сроков ее освоения, росте производи-
тельности труда и экономном использовании трудовых и мате-
риальных ресурсов.
Внедрение ЕСТПП обеспечивает рост производительности
Труда на 15—35%, сокращение продолжительности подготовки
производства в 1,5—2,5 раза. Основное направление развития
ЕСТПП — создание условий для перехода к комплексной авто-
матизации производства и инженерного труда и распростране-
ния действия системы на все отрасли промышленности.
Единая система технологической документации
Разнообразие форм технологической документации, приме-
няемой в промышленности, препятствуют типизации и стандар-
тизации технологии и применения автоматизированной систе-
мы управления производством (АСУП). Для обеспечения уни-
фикации технологической документации Комитетом стандартов
в 1970 г. утверждены первые государственные стандарты Еди-
ной системы технологической документации. В результате опыт-
ного внедрения в 1971—1973 гг., а также на основании пред-
ложений и замечаний головных организаций отраслей промыш-
ленности основной комплекс стандартов ЕСТД был значитель-
но переработан, согласован с отраслями промышленности и
утвержден сроком введения в действие с 1 июля 1975 г.
Согласно ГОСТ 3.1001—81 ЕСТД определяется как комп-
лекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвя-
занные правила и положения по порядку разработки, комплек-
29
тации, оформления и обращения технологической документа-
ции, применяемой при изготовлении и ремонте изделий всеми
машиностроительными и приборостроительными организациями
и предприятиями с учетом требований АСУП и системы авто-
матического проектирования.
Нормативно-техническую основу ЕСТД образуют 63 госу-'
дарственных стандарта, регламентирующих правила и положе-
ния по оформлению докумен-
ГОСТ 3. X X
Год регистрации
стандарта
Порядковый номер
стандарта д группе
Классификационная
группа стандартов
Подкласс
Класс (стандарты ЕСТД}
Категория стандарта
Рис. 6. Структура обозначений
стандартов ЕСТД
тации в зависимости от приме-
няемых технологических мето-
дов формообразования, обра-
ботки, сборки, технического
контроля и испытания изде-
лий.
Основное назначение ЕСТД:
—	использование прогрес-
сивных методов и средств про-
ектирования, обработки инфор<
мации и размножения техно-
логических документов;
—	обеспечение оптималь-
ных условий при передаче
на другие предприятия с мини-
технологической документации
мальным переоформлением;
.— применение унифицированных бланков технологических
документов и организация централизованного их размножения;
— применение единых правил оформления технологических
документов в зависимости от типа и характера производства,
состава и вида разрабатываемых технологических процессов,
применяемых способов их описания;
— создание необходимых условий для разработки прогрес-
сивных типовых и групповых технологических процессов;
—	использование информационной базы для автоматизиро-
ванных систем управления и проектирования;
—	создание предпосылок по снижению трудоемкости инже-
нерно-технических работ в сфере технологической подготовки и
управления производством.
Обозначение стандартов ЕСТД строится на классификаци-
онном принципе (рис. 6). Комплекс государственных стандар-
тов ЕСТД устанавливает единые требования к оформлению
документации на государственном уровне. Допускается созда-
ние отдельных нормативных документов в дополнение ЕСТД
на отраслевом уровне.
Высокая эффективность ЕСТД обеспечивается комплексным
подходом к использованию заложенной в технологической до-
кументации информации, позволяющей решать различные инже-
нерно-технические задачи в области технологической подготов-
30
ки производства и управления производством. Внедрение ЕСТД
способствует сокращению документооборота, снижению трудо-
емкости разработки технологических документов и обработки
заложенной в них информации средствами автоматизации и
оргтехники.
Система автоматизированного проектирования
Созданию САПР предшествовала большая работа по упо-
рядочению и рационализации процессов проектирования, освое-
ния методов группового проектирования, унификация и агрега-
тирование.
Разработка и внедрение систем ЕСКД и ЕСТПП создали
основу для обеспечения единства изображений элементов ма-
шин, схемных решений, обозначений применяемых материалов,
деталей и узлов общего применения. Непрерывное увеличение
темпов научно-технического прогресса в 70—80-х годах, суще-
ственная перестройка форм и методов конструирования машин,
создание новых технологий во всех отраслях народного хозяй-
ства сделали неотложной задачу практического внедрения авто-
матизации в проектирование с применением электронно-вычис-
лительной техники.
Согласно ГОСТ 23501.0—79 САПР представляет собой ор-
ганизационно-техническую систему, выполняющую автоматизи-
рованное проектирование объектов и состоящую из комплекса
средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с
подразделениями проектной организации. Объекты проектиро-
. вания в САПР — изделия, технологические процессы и органи-
, гационные системы.
' Целью создания САПР в проектных, конструкторских и тех-
нологических организациях является повышение технико-эконо-
:.мического уровня проектируемых объектов и производитель-
, ности труда, сокращение сроков, снижение стоимости и трудо-
емкости проектирования.
Структурно САПР состоит из проектирующей и обслужива-
< ющей подсистем; первая выполняет проектные операции (на-
пример, подсистема проектирования деталей и сборочных еди-
ниц, подсистема технологического проектирования); вторая
/. предназначена для поддержания работоспособности проектиру-
I ющей подсистемы (например, подсистема документации, инфор-
( мации, графического выполнения).
Материально-технической базой САПР является комплекс
р средств автоматизации проектирования (КСАП), включающий
fj следующие виды обеспечения: математическое, лингвистичес-
& Кое, техническое, информационное, программное, методическое
£ и организационное. Пересечение подсистем и видов обеспече-
к'Ния осуществляется по общим компонентам САПР:
ЁГ	31
—	математическое обеспечение-—методы, математические
модели, алгоритмы;
—	лингвистическое обеспечение — языки проектирования,
терминология;
—	техническое обеспечение — устройства вычислительной и
организационной техники, средства передачи данных, измери-
тельные и другие устройства и их сочетания;
—	информационное обеспечение — массивы данных, содер-
жащие на машинных носителях описание стандартных проект-
ных процедур, типовых проектных решений, типовых элемен-
тов, комплектующих изделий, материалов;
—	программное обеспечение — программы и пакеты при-
кладных программ;
—	методическое обеспечение •— документы, определяющие
методические вопросы автоматизированного проектирования'
—	организационное обеспечение — положения, приказы, ин-
струкции, квалификационные требования и другие документы,
регламентирующие организационную структуру подразделений
и их взаимодействие с КСАП.
Проектные разработки в САПР могут выдаваться в виде
текстовых и графических документов па бумажной ленте или
листе; на перфокартах или перфолентах; на магнитных лен-
тах, дисках, барабанах.
Таким образом, сущностью автоматизированной системы
проектирования является формирование в памяти ЭВМ. проект-
ной модели всего комплекса необходимой для проектирования
информации. В памяти ЭВМ создается необходимый банк дан-
ных, из которого можно извлечь информацию, необходимую
конструктору, технологу, другим участникам производства и на
базе этой информации организовать изготовление чертежей
или разработку технологии. Важным элементом САПР являет-
ся автоматизация решения инженерно-технических задач тех-
нологической подготовки производства.
В настоящее время создание САПР регламентировано комп-
лексом из 17 государственных стандартов, которые можно
разделить на две взаимосвязанные группы. Первая группа упо-
рядочивает САПР как объект создания, включая терминоло-
гию, состав и принципы создания и функционирования систем,
состав и общие требования к программному, техническому и
информационному обеспечениям. Вторая группа упорядочивает
процесс создания САПР, включая стадии создания, виды и
комплектность документов по стадиям, содержание и результа
ты работ на стадиях.
Основное направление дальнейшего развития стандартиза-
ции САПР — создание и изготовление типовых программно-ме
тодических и программно-технических средств САПР, что поз
волит реализовать создание системы в общесоюзном масштабе
32
ГЛАВА 2
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
2.1.	ОБЪЕКТИВНАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА
ПРОДУКЦИИ
Европейская организация по контролю качества (ЕОКК) так
характеризует качество продукции: «Продукция считается про-
дукцией хорошего качества, если при минимальных расходах
в течение всего ее жизненного цикла она в максимальной сте-
пени способствует здоровью и счастью людей, вовлеченных в ее
проектирование, производство, распределение, потребление, об-
служивание и восстановление (вторичное использование) при
условии минимальных затрат энергии и других ресурсов и при
терпимом (приемлемом) воздействии на окружающую среду и
общество». В такой формулировке ЕОКК выявлена связь проб-
лемы качества продукции с другими жизненно важными для че-
ловека проблемами — охраной окружающей среды, рациональ-
. ным использованием природных ресурсов.
Важное место в реализации проблем качества занимает при-
нятое 12 мая 1986 г. Постановление Совета Министров СССР
 «О мерах по коренному повышению качества продукции». В по-
f становлении намечен комплекс экономических, технических, со-
I; циальных и правовых мер, осуществление которых призвано рез-
ко повысить конкурентоспособность отечественной продукции.
Качество продукции становится одним из важнейших элементов
| ускорения развития, рычагов хозрасчетных взаимоотношений
В трудовых коллективов.
ь Улучшение качества продукции равносильно увеличению объ-
к ема ее изготовления. Только эффект при этом достигается путем
К экономии материалов и труда, более рационального использова-
®,ния основных фондов и сокращения капитальных вложений.
В В стране развернута активная работа по улучшению каче-
кства продукции. Формы и методы организации работы по улуч-
кшению качества продукции стали более целеустремленными
Ей устойчивыми, внедряются новые прогрессивные технологиче-
| ские процессы, передовые формы конструкторской и технологи-
|.ческой подготовки производства, укрепляется производственная
[и технологическая дисциплина. Эти процессы происходят в ре-
Р;.3ультате роста творческой активности инженеров, мастеров,
I’ Передовиков производства.
г Высокая профессиональная подготовленность всех катего-
К₽ий работающих составляет основу высокого качества созда-
Вваемой продукции. Чем выше квалификация рабочего и умение
^Подчинить себя выполнению производственных операций, тем
1(2 — 458	33
лучше он соблюдает требования технологического процесса;
чем выше профессиональное умение мастера, тем лучше орга-
низована работа на участке; чем выше подготовлен технолог,
тем грамотнее составлена технология. Отличительной особенно-
стью проблемы повышения качества является то, что она с
ускорением НТП, улучшением материальных и социальных
условий жизни населения не упрощается, а становится все бо-
лее сложной.
Стремительное развитие НТП обусловило новый этап в раз-
витии химической промышленности — создание больших хими-
ко-технологических систем (ХТС) и организацию выпуска про-
дукции в больших количествах. ХТС становятся все более слож-
ными, в них увеличивается количество составляющих элемен-
тов. Это накладывает отпечаток на требования к качеству и в
первую очередь к таким его свойствам, как надежность и дол-
говечность машин, аппаратов, механизмов и технических уст-
ройств. Выход из строя хотя бы одного элемента системы мо-
жет привести к нарушению режима работы всей системы. Пре-
дупреждение возможных потерь путем повышения качества,
надежности и долговечности продукции значительно увеличи-
вает экономическую эффективность.
2.2.	ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
Стандартизация качества продукции позволяет согласовать
существенно различные интересы производителя продукции,
стремящегося возместить издержки производства, и ее потреби-
теля, которого интересуют потребительские свойства продук-
ции. Для согласования информации по вопросам качества про-
дукции между разработчиком, изготовителем и потребителем
продукции установлен комплекс стандартов по терминологии
качества продукции, его показателей и методов их испытаний
(ГОСТ 15467—79 «Качество продукции. Термины»; ГОСТ
16431—79 «Качество продукции. Показатели качества и мето-
ды оценки уровня качества продукции. Термины и определе-
ния»; ГОСТ 16504—81 «Качество продукции. Контроль и испы-
тания. Термины и определения»),
В этих стандартах даны определения основных терминов по
качеству промышленной продукции.
Продукция — овеществленный результат народнохозяйствен-
ной деятельности, предназначенной для удовлетворения потреб-
ностей.
Продукт — единица промышленной продукции, количестве
которой характеризуется непрерывной величиной: кг, м, м;
и т. д.
34
Изделие — единица промышленной продукции, количество
которой может исчисляться в штуках или экземплярах.
Качество продукции — совокупность свойств продукции,
обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные
потребности в соответствии с ее назначением. Качество продук-
ции объединяет такие группы свойств, как технические харак-
теристики и параметры, технологичность, надежность, долго-
вечность. Важным свойством качества продукции является тру-
доемкость ее изготовления. 1<ачество1 продукции непосредствен-
но связано с ее техническим уровнем — главным объектом
стандартизации.
Показатель качества продукции — количественная характе-
ристика свойств продукции, входящих в состав ее качества,
рассматриваемая применительно к определенным условиям ее
создания, эксплуатации или потребления. Показатели могут
быть единичные (одно из свойств), базовые (принятые за осно-
ву при оценке качества), интегральные (суммарные или комп-
лексные), обобщенные и т. д.
Уровень качества продукции — относительная характеристи-
ка качества продукции, основанная на сравнении совокупности
показателей ее качества с соответствующей совокупностью ба-
зовых показателей. Более конкретными показателями качества
промышленной продукции являются ее сорт и категория ка-
чества.
Сорт продукции — градация продукции определенного вида
по одному или нескольким показателям качества, установлен-
ная нормативной документацией.
Категория качества продукции — градация продукции опре-
деленного вида, установленная при аттестации качества этой
продукции в зависимости от уровня качества. В СССР приня-
ты две категории качества аттестованной продукции: первая
и высшая (которой присваивается государственный Знак каче-
ства). Для определения качества продукции применяют оценку
его уровня, контроль, испытание и аттестацию.
Оценка уровня качества продукции — совокупность опера-
ций, включающих выбор номенклатуры показателей качества,
определение их численных значений, а также значений базо-
вых и относительных показателей с целью обоснования наилуч-
ших решений, реализуемых при управлении качеством про-
дукции.
Контроль качества — количественная характеристика свойств
продукции, входящих в состав ее качества.
Испытания продукции — экспериментальное определение
значений количественных и качественных характеристик свойств
продукции в процессе функционирования или имитации усло-
вий эксплуатации при оценке этих характеристик или проверке
. Их соответствия установленным требованиям. В зависимости от
2*	35
целей испытаний и свойств продукции их подразделяют на при-
емочные, приемо-сдаточные, периодические, типовые и др. Как
правило, испытания продукции являются частью контроля или
аттестации качества продукции.
Аттестация качества продукции — система организационно-
технических и экономических мероприятий оценки уровня и ка-
чества продукции. Оценка уровня качества, его контроль и ат-
тестация служат управлению качеством продукции.
Управление качеством продукции — постоянный планомер-
ный целенаправленный на всех уровнях управления и стадиях
жизненного цикла продукции процесс воздействия на факторы
и условия, обеспечивающие создание продукции оптимального
с народнохозяйственной точки зрения уровня качества и полно-
ценного ее использования.
Отклонение показателей качества от требуемых норм—
брак и дефект. Брак — дефектная единица продукции или сово-
купность единиц (партия). Дефект — каждое отдельное несоот-
ветствие продукции требованиям, установленным нормативной
документацией. Брак может быть исправимый и неисправимый,
а дефекты значительные и малозначительные, критические (по
условиям техники безопасности), явные и скрытые. Для оцен-
ки количества дефектов применяют коэффициент дефектности
продукции — среднее количество дефектов, приходящееся на
единицу продукции.
Важные показатели качества изделий — надежность и дол-
говечность.
Надежность — свойство изделия выполнять заданные функ-
ции, сохраняя во времени значения установленных эксплуата-
ционных показателей в заданных пределах, соответствующих
заданным режимам и условиям использования, технического
обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования. На-
дежность изделия обусловливается его безотказностью, ремон-
топригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его
частей, т. е. это комплексный показатель.
Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособ-
ность до наступления предельного состояния при установлен-
ной системе технического обслуживания и ремонта.
По техническим свойствам продукция должна отвечать пе-
редовым достижениям науки и техники по производительности,
точности, надежности, материале- и энергоемкости, физико-хи-
мическим показателям; по эксплуатационным свойствам —
удобству использования, ремонтопригодности. Важными явля
ются технологические, экологические, эстетические свойств?
продукции (отделка, окраска, совершенство внешних форм).
Важно обеспечить не только определенное значение техни
ческих, эстетических и эксплуатационных свойств, но и мини
мальные затраты на создание продукции, ее приобретение 1
36
применение. Следовательно, под оптимальным уровнем качест-
ва продукции понимают такое сочетание всех ее свойств, кото-
рое обеспечивает удовлетворение определенных потребностей
при минимальных затратах общественного труда.
2.3.	СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
Формы системного подхода к повышению технического уров-
ня и качества продукции в отечественной промышленности раз-
виваются с середины 50-х годов. В этот период на одном из
заводов Саратова был разработан и осуществлен комплекс
взаимосвязанных мероприятий по обеспечению и повышению
качества продукции, впоследствии получивший известность как
Саратовская система организации бездефектного изготовления
продукции, в свое время получившая широкое распространение
в промышленности нашей страны. Критерием оценки здесь слу-
жил процент сдачи продукции с первого предъявления.
В дальнейшем эта система совершенствовалась и уточня-
лась. Так, горьковские машиностроители на ее основе разрабо-
тали систему КАНАРСПИ (качество, надежность и ресурс с
первых изделий). Эта целостная система управления качеством
охватывала весь цикл создания изделия, основное внимание
уделялось развитию и оценке исследований, направленных на
улучшение качества разработки проектов новых изделий и тех-
.иологических процессов.
На химических предприятиях движение за бездефектную
работу приняло форму соревнования за стопроцентное соблю-
дение технологических параметров. Впервые эта система была
(внедрена на заводе химических волокон в г. Энгельсе.
. В 1971—1974 гг. проведен крупный научно- производствен-
ный эксперимент по разработке и внедрению комплексной сис-
темы управления качеством продукции (КС УКП) с участием
(коллективов передовых промышленных предприятий Львовской
(•Области. КС УКП органически соединила прогрессивные эле-
ГМенты саратовской, горьковской и других систем. В этой систе-
|ме взаимоувязаны между собой технические, экономические,
(•Социальные и организационные мероприятия, что позволяет,
^Опираясь на широкое участие всего коллектива предприятия,
^Существенно улучшить качество продукции. Эта система охва-
гтывает все стадии создания и использования продукции, все
((звенья производства.
| Принципиальная новизна системы состоит в том, что ее ор-
|Ганизационно-техническую основу составляют стандарты пред-
рЛриятия, устанавливающие критерии оценки качества труда и
позволяющие правильно установить конкретный вклад работии-
|Ков в улучшение качества продукции, определить меры мораль-
ного и материального поощрения.
37
В 1975 г. ЦК КПСС одобрил опыт работы по разработке
и внедрению КС УКП и рекомендовал организовать изучение
опыта работы коллективов передовых промышленных предпри-
ятий Львовской области по планированию и обеспечению непре-
рывного роста качества продукции на основе стандартов пред-
приятий и принять меры к широкому его внедрению в промыш-
ленность.
К настоящему времени более 22 тыс. предприятий промыш-
ленности создали и внедрили у себя комплексные системы уп-
равления качеством продукции. На предприятиях, внедривших
эту систему, вдвое сократились сроки создания и освоения но-
вой продукции, потери от брака и рекламаций уменьшились в
2—3 раза, существенно увеличился объем выпуска продукции
высшей категории качества. Комплексные системы управления
обеспечили существенное укрепление производственной и техно-
логической дисциплины.
Управление качеством продукции осуществляется реализа-
цией следующих специальных функций:
прогнозирование потребностей, технического уровня и каче-
ства продукции;
планирование повышения качества продукции;
нормирование требований к качеству продукции;
аттестация продукции;
организация разработки и постановки новой продукции на
производство;
организация метрологического обеспечения;
организация технологической подготовки производства;
организация материально-технического обеспечения;
специальная подготовка и обучение кадров;
обеспечение стабильности запланированного уровня качест-
ва продукции при ее разработке, изготовлении, складировании,
транспортировании, сбыте и потреблении (эксплуатации);
стимулирование повышения качества продукции;
ведомственный и государственный контроль качества и ис-
пытания продукции;
государственный надзор за внедрением и соблюдением стан-
дартов, технических условий и состоянием средств измерений;
правовое обеспечение управления качеством продукции.
В годы десятой пятилетки был сделан новый крупный шаг
в организации работ по улучшению качества продукции. Ряд
министерств приступил к разработке и внедрению отраслевых
систем управления качеством продукции (ОС УКП). Эти сис-
темы позволили увязывать между собой работы по улучшению
качества, проводимые научно-исследовательскими, проектно-
конструкторскими организациями и промышленными предпри-
ятиями отрасли. ОСлУКП предусматривает совокупность взаи-
мосвязанных программ, мероприятий, методов и средств управ-
38
ления, обеспечивающих скоординированные действия министер-
ства, предприятий и организаций в целях установления, обес-
печения, поддержания и систематического повышения техниче-
ского уровня и качества продукции при исследовании и проек-
тировании, изготовлении, обращении и реализации, эксплуата-
ции или потребления.
Средствами управления качеством продукции на отраслевом
уровне являются государственные и отраслевые стандарты, тех-
нические условия, директивные документы.
В 1978 г. Комитетом стандартов разработаны и утвержде-
ны «Основные принципы Единой системы государственного уп-
равления качеством продукции» (ЕСГ УКП), в которых сфор-
мулированы пути достижения главной цели системы управле-
ния качеством продукции, систематизированы специальные
функции управления процессом улучшения качества. Установ-
лено, что организационно-технической базой ЕСГ УКП явля-
ются система планирования народного хозяйства и государст-
венная система стандартизации.
В развитие принципов ЕСГ УКП в 80-е годы стали разра-
батываться региональные системы управления качеством про-
дукции, сочетающие методы отраслевого и территориального
управления. Системы предусматривают возможность обеспече-
ния выпуска продукции высокого технического уровня на всех
этапах — от разработки до эксплуатации благодаря более пол-
ному использованию научного и промышленного потенциала
города (области), совершенствованию уровня хозяйственного
руководства предприятиями.
Республиканские системы управления качеством продукции
(PC УКП) являются составной частью системы управления
народным хозяйством союзной республики. Они функциониру-
ют с учетом экономических, природно-географических, соци-
альных и национальных особенностей союзных республик.
PC УКП имеет две ветви организационной структуры: отрас-
левую и территориальную, что обусловлено характером управ-
ления народным хозяйством республики. В 1982 г. принята
первая в стране республиканская система управления качест-
вом продукции в Латвийской ССР. PC УКП создаются и в дру-
гих союзных республиках.
2.4.	ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ НАУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ
КАЧЕСТВОМ
Управление качеством продукции — система мероприятий,
обеспечивающая необходимый уровень качества продукции иа
стадиях разработки, производства и использования, позволяю-
щая постоянно воздействовать на условия и факторы, влияю-
39
щие на качество продукции. Под управлением качеством про-
дукции можно понимать планомерную деятельность, охватыва-
ющую все уровни планирования и управления общественным
производством и обеспечивающую создание продукции опти-
мального качества. Этот процесс включает определение харак-
тера и объема потребности, планирование уровня качества про-
дукции, разработку и проведение мероприятий по обеспечению
запланированного уровня.
Система управления качеством продукции действует на всех
этапах создания изделия или материала. Она включает меро-
приятия систематизирующего, организационного, проектировоч-
ного, конструкторского, производственного, экономического,
контрольного и правового характера.
Эффективное повышение качества продукции требует вы-
полнения ряда действий по планированию и управлению:
•— планирование показателей качества,
— изготовления продукции,
—	оценки качества изготовленной продукции.
•	—проверки выполнения, заданий по показателям качества,
— определение различия между запланированным уровнем
качества и фактически достигнутым,
—	разработки мероприятий по ликвидации этого различия,
— реализации намеченных мероприятий.
1.5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПЛАНИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА
ПРОДУКЦИИ
Прогнозирование потребностей, технического уровня и каче-
ства продукции — начальная ступень управления качеством
продукции. Прогнозирование представляет собой предпланово-
аналитический этап процесса управления качеством, научно
обоснованное предвидение развития наиболее прогрессивных
направлений стандартизации на основе исследования их изме-
нений в прошлом и настоящем. В отличие от обязательных
плановых заданий, прогноз вариантен, и его показатели не но-
сят характера заданий. До принятия плановых решений по
повышению технического уровня и качества продукции прово-
дят изучение и прогнозирование потребностей, затем изучают
средства удовлетворения этих потребностей. Если такой про-
дукции в настоящее время не существует, то прогнозируют
направления технического развития данной подотрасли.
Внедрение в практику управления качеством прогнозирова-
ния технического уровня и качества продукции позволяет ре-
шать такие задачи, как планирование создания новой продук-
ции, соответствующей уровню лучших отечественных и миро-
вых достижений или превосходящей этот уровень; повышение
40
показателей качества выпускаемых видов продукции; рацио-
нальное использование всех видов ресурсов.
Планирование улучшения качества продукции является ло-
гичным завершением его прогнозирования. Прогнозирование
позволяет сразу заглянуть на 10—20 лет вперед, а планирова-
ние (посредством разработки стандартов) предусматривает по-
стоянное повышение требований к качеству продукции, с тем
чтобы в будущем довести эти требования до уровня прогноза.
Планирование улучшения качества продукции — установле-
ние в планах обоснованных заданий по выпуску продукции с
требуемыми значениями показателей качества на заданный
момент времени или в течение планового периода времени
(ГОСТ 15467—79).
Целью планирования повышения качества продукции явля-
ется планомерное обеспечение использования научно-техниче-
 ских, производственных и социально-экономических возможно-
стей для достижения высоких темпов улучшения качества всех
видов продукции в интересах повышения эффективности обще-
ственного производства, наиболее полного удовлетворения по-
•требностей населения, народного хозяйства, обороны страны
:И экспорта.
Задания по повышению качества продукции устанавливают-
ся в планах экономического и социального развития СССР,
г планах отрасли и предприятия.
V- Номенклатуру продукции и показатели для планирования
/качества продукции выбирают с учетом стадии обеспечения ка-
учества (проектирование, изготовление, обращение и эксплуата-
|ция), вида планирования (текущее, перспективное), направле-
|*Ний планирования повышения качества (создание и освоение
/.производства новых видов продукции, повышение уровня каче-
ства выпускаемой продукции), уровня планирования (народное
^Хозяйство, отрасль, предприятие) и особенностей каждого кон-
|кретного вида продукции.
Г, Выбор планируемых конкретных показателей качества и их
? 'Значений производят на основе анализа технического уровня и
.Качества продукции, требований потребителей и возможностей
к.производств а.
Планирование повышения качества продукции осуществля-
? Ют по следующим основным направлениям:
i, создание и освоение в производстве новых видов продукции;
повышение уровня качества выпускаемой продукции;
t увеличение производства перспективных и наиболее эффек-
: тивных видов продукции;
улучшение единичных показателей качества продукции;
разработка и внедрение государственных, отраслевых и рес-
: публиканских стандартов и технических условий;
’’. улучшение показателей качества изготовления продукции.
g	41
fe-
При планировании качества продукции учитывают особен-
ности как производства, так и самих продуктов, их свойств и
условий использования. Это требует применения при планиро-
вании, оценке и анализе качества продукции различных мето-
дов, показателей и способов измерений.
2.6.	КЛАССИФИКАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
Показатель качества продукции — количественная характе-
ристика одного или нескольких свойств продукции, составляю-
щих ее качество, рассматриваемая, применительно к опреде-
ленным условиям ее создания и эксплуатации или потребления
(ГОСТ 15467—79).
Показатель качества продукции численно характеризует сте-
пень проявления определенного свойства, входящего в состав
Качества. Наименование показателя определяет характеризуе-
мое свойство (плотность, температура кристаллизации). Его
численные значения могут быть безразмерными (%, шт.) и мо-
гут выражаться в единицах (м3, кг, МПа, °C).
В зависимости от свойств продукции есть показатели каче-
ства, которые можно измерить объективными средствами (ана-
литический контроль, диэлектрические испытания), и показате-
ли, которые нельзя определить объективными методами (внеш-
ний вид изделия, аромат духов, вкус пищевых продуктов).
В последнем случае численные значения показателей качества
продукции в условных единицах (баллах) определяются ква-
лифицированными экспертами.
Показатели качества продукции являются основой для оцен-
ки качества продукции, их классифицируют по различным
признакам (табл. 1).
Первый признак классификации характеризует свойства
продукции, входящие в состав ее качества. Группы показате-
лей по этому признаку классификации применяют для вклю-
чения в нормативно-технические документы для оценки техни-
ческого уровня и качества продукции.
Второй признак классификации служит для технико-эконо-
мического анализа качества продукции, при котором важно
знать полезный эффект каждого свойства, выраженный как в
натуральных, так и в стоимостных единицах.
Третий признак введен для применения показателей каче-
ства продукции в различных методах оценки технического уров-
ня и качества продукции.
Четвертый признак классификации используют для выбора
базовых образцов продукции, для оформления карт техниче-
ского уровня и качества продукции и других документов, в ко-
торых сравнивают значения показателей качества оцениваемой
продукции и базового образца.
42
Таблица 1. Классификация показателей качества
в соответствии с ГОСТ 22851—77
Признак классификации	Группы показателей качества продукции
1. Характеризуемые свойства	Показатели назначения. Показатели экономного использования сырья, материалов, топлива и энергии. Показатели надежности. Эргономиче- ские показатели. Эстетические показатели. Пока- затели технологичности. Показатели транспорта- бельности. Показатели стандартизации и унифи- кации. Патентно-правовые показатели. Экологи- ческие показатели. Показатели безопасности
2. Способ выражения	Показатели, выраженные в натуральных едини- цах (кг, м, баллы, безразмерные). Показатели,
3.	Количество характе- ризуемых свойств 4.	Применение для оцен- ки 5.	Стадии определения значений показателей	выраженные в стоимостных единицах Единичные показатели. Комплексные показатели (групповые, обобщенные, интегральные) Базовые значения показателей. Относительные значения показателей Прогнозируемые показатели. Проектные показа- тели. Производственные показатели. Эксплуата- ционные показатели
Пятый признак классификации введен для учета особенно-
стей оценки качества продукции на различных стадиях ее жиз-
ненного цикла.
2.7.	АТТЕСТАЦИЯ ПРОДУКЦИИ
: Аттестация продукции по категориям качества — важное
средство повышения технического уровня и управления каче-
ством продукции. Это исходит из того, что под влиянием тех-
нического прогресса выпускаемые изделия постепенно теряют
свою эффективность по сравнению с новыми, и в результате
^уровень их качества относительно снижается. Для всех выпус-
каемых изделий со временем наступает моральное устаревание
!.И применение их становится невыгодным.
у Аттестация продукции введена в практику работы промыш-
ленности в 1965 г. постановлением Совета Министров СССР.
^Согласно постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР
|<О мерах по ускорению научно-технического прогресса в на-
;<родном хозяйстве» с 1984 г. аттестация промышленной продук-
ции осуществляется по двум категориям качества — высшей и
’первой. Продукция, не аттестованная по этим категориям,
^подлежит снятию с производства. В виде исключения Госпла-
*Ну СССР предоставлено право разрешать производство такой
^Продукции в течение не более двух лег.
43
к высшей категории качества относится промышленная про-
дукция, которая по показателям технического уровня и каче-
ства превосходит лучшие отечественные и зарубежные достиже-
ния или соответствует им; определяет технический прогресс в
народном хозяйстве; обеспечивает значительное повышение
производительности труда, экономию материалов, топлива и
энергии; удовлетворяет потребности населения страны и кон-
курентоспособна на внешнем рынке. Эта продукция должна
характеризоваться высокой стабильностью показателей качест-
ва при ее производстве и применении.
Продукция первой категории качества соответствует значе-
ниям, предусмотренным стандартами для серийного производ-
ства. По относительному техническому уровню и качеству эта
продукция не соответствует высшей категории, но еще мораль-
но не устарела и ее использование в народном хозяйстве эко-
номически выгодно и эффективно.
Госстандартом определено, что аттестации подлежит вся про-
мышленная продукция, содержащаяся в общесоюзном класси-
фикаторе промышленной и сельскохозяйственной продукции, за
исключением:
продукции, не прошедшей промышленной переработки
(нефть, уголь, руда, газ);
продукции, поставляемой только для нужд обороны страны;
запасных частей и комплектующих изделий, предназначен-
ных только для продукции, снятой с производства;
пищевых продуктов;
продукции, предназначенной только для медицинских целей;
парфюмерно-косметических товаров;
ювелирных изделий и изделий художественных промыслов;
издательской продукции и произведений искусств;
тары и упаковки.
Отнесена к не подлежащей аттестации также продукция лег-
кой промышленности. Продукция, подлежащая аттестации,
в случае ее непредоставления государственной аттестационной
комиссии в установленный планом аттестации срок относится
к категории неаттестованной и подлежит снятию с производства
в двухмесячный срок.
Аттестация вновь осваиваемой продукции проводится не позд-
нее одного года, а продукции особой сложности — не позднее двух
лет с начала ее серийного производства.
Для отнесения продукции к категории качества и установле-
ния срока действия этой категории министерством-изготовите-
лем данной продукции создается Государственная аттестацион-
ная комиссия (ГАК). ГАК образуется из специалистов, пред-
ставляющих министерства (ведомства), заказчика (потребите-
ля), головного министерства, министерства изготовителя про-
дукции.
44
В состав комиссий по экспортной продукции включают пред-
ставителей Внешторга, по товарам народного потребления —
Минторга. Представители Госстандарта включаются в состав всех
комиссий. Для продукции, к которой предъявляются требования
по безопасности труда и охране здоровья, обязательным являет-
ся участие в комиссии профсоюзных организаций.
Таким образом, состав комиссии обеспечивает представи-
тельство всех заинтересованных сторон. Для объективности ре-
шения о присвоении категории качества председателем комис-
сии назначают представителя потребителя. Представителей пред-
приятия-изготовителя в состав комиссий не включают.
В процессе своей деятельности ГАК рассматривает возмож-
ность отнесения продукции к категории качества, проверяет со-
ответствие нормативно-технических документов требованиям
стандартов, изучает результаты проведенных испытаний продук-
ции. Испытания продукции являются обязательным условием ат-
тестации.
Открытое голосование ГАК считается принятым, если за не-
го проголосовало не менее 75% состава комиссии. Решение ГАК
о присуждении продукции категории качества подлежат регист-
рации в органах Госстандарта.
Вся промышленная продукция высшей категории качества
обозначается единым символом — государственным Знаком ка-
чества, форма, размеры и порядок применения которого уста-
новлены ГОСТ 1.9—67, а также нормативно-технической доку-
ментацией, по которой выпускают аттестованную продукцию.
Право на обозначение продукции государственным Знаком
качества предоставляется только на срок, действия высшей ка-
тегории качества. По истечении этого срока, а также при нару-
шении требований к качеству этой продукции она лишается Зна-
ка качества по решению Госстандарта или министерства-изго-
товителя.
Аттестация продукции позволяет вести планирование и сти-
мулирование повышения технического уровня и качества про-
дукции, постановку ее на производство и снятие с производства,
оценку результатов производственно-хозяйственной деятельности
предприятий и социалистического соревнования за высокое ка-
чество. Аттестация продукции способствует повышению чувст-
ва ответственности и гордости за выпуск продукции высшей ка-
тегории качества, за честь заводской марки, изменяет отноше-
ние к труду.
2.8.	КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
Процесс управления качеством теряет смысл, если нет воз-
можности количественно оценить степень отклонения показате-
лей качества от заданного уровня. Трудность решения вопроса
45
количественного измерения качества обусловлена большим
разнообразием видов продукции и многообразием свойств кон-
кретного продукта.
Разработкой принципов количественного измерения и оценки
качества продукции занимается молодая наука — квалиметрия.
Она рассматривает качество как сочетание отдельных свойств
предмета, характеризующих его физическую сущность и потре-
бительскую пригодность; признает возможность измерения в ко-
личественной форме отдельных свойств и их сочетаний; утверж-
дает необходимость применения математических методов коли-
чественной оценки качества продукции для решения задач его
планирования и контроля.
Для практического использования и разработки отраслевых
методов квалиметрии Госстандарт выпустил «Методику оценки
уровня качества промышленной продукции».
В квалиметрии используют различные способы контроля ка-
чества продукции. По средству измерения свойств продукции
различают контроль инструментальный и органолептический.
Основой инструментального метода является метрология, а
его технической базой — Государственная система обеспечения
единства измерений. Органолептические методы контроля осно-
ваны на органах чувств человека (визуальный контроль — зре-
ние; запах — обоняние).
Количественная характеристика качества—уровень качест-
ва продукции, основанный на сравнении значений показателей
качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соот-
ветствующих показателей.
В квалиметрии широко используют методы математической
статистики, когда накапливают большой объем информации
и для ее обработки используют закономерности больших чи-
сел.
Согласно ГОСТ 15467—79 методы оценки качества продук-
ции, при которых значения показателей качества продукции оп-
ределяют с использованием правил математической статистики,
называют статистическими методами. Эти методы — наиболее со-
вершенная и прогрессивная форма контроля качества, они поз-
воляют автоматизировать контроль качества и обработку его
данных и тем самым способствуют повышению эффективности
промышленного производства.
Вносимые в государственные стандарты требования к тех-
ническим и эксплуатационным характеристикам продукции от-
вечают лучшим образцам, производимым передовыми отечест-
венными и зарубежными предприятиями и фирмами. Контроль
за выполнением этих требований обеспечивается статистически-
ми методами.
Статистический контроль качества продукции осуществляет
выборочный контроль продукции одного наименования, изготов-
46
ленной по одной технологии, в одинаковых условиях и в опре-
деленный промежуток времени. Показатели качества продукции
определяют в виде количественной характеристики, полученной
экспериментальным или расчетным путем, а также сравнением
с эталоном или по балльной шкале. Поскольку при массовом
производстве продукции появление дефектов носит случайный
характер, величина показателей качества подчиняется закону
вероятности. Так, для определения надежности находят вероят-
ность безотказной работы Nx за время т по формуле
где X— число испытанных изделий; х — число отказов за время
испытаний.
2.9.	ЗНАЧЕНИЕ МЕТРОЛОГИИ В ПОВЫШЕНИИ КАЧЕСТВА
ПРОДУКЦИИ
Под метрологическим обеспечением технологического про-
цесса в соответствии с ГОСТ 1.25—76 понимают установление и
применение научных и организационных основ, технических
средств, правил и норм, необходимых для достижения единства
и требуемой точности измерений. Под этим термином понимают
комплекс мероприятий, осуществляемых на всех уровнях управ-
ления качеством продукции с целью обеспечения единства и
точности измерений. Без точной и объективной измерительной
информации невозможно обеспечить эффективность производст-
ва и высокое качество продукции. Основные требования, предъ-
являемые к измерительной информации:
1)	результаты измерений должны быть выражены в узако-
ненных единицах;
2)	должна быть достаточно точно известна погрешность вы-
полняемых измерений;
3)	погрешность не должна превышать пределов допускаемых
значений.
Научной основой метрологического обеспечения является
метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспе-
чения их единства и способах достижения требуемой точности.
Главные проблемы метрологии — единицы физических величин,
методы и средства измерений, методы определения точности из-
мерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы пе-
редачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств изме-
рений'всем средствам измерений.
Цели метрологического обеспечения:
47
	— Повышение качества продукции, эффективности управле
ния производством и уровня его автоматизации;
—	взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и агрега
тов, создание необходимых условий для кооперации произврдствг
и развития специализации;
—	достоверный учет и повышение эффективности использова-
ния материальных и энергетических ресурсов.	/
В целях единства измерений применяют системы стандартов
по эталонам физических величин и образцовым средствам изме-
рений (ГОСТ 8.016—75), обязательные государственные испы-
тания; государственную и ведомственную проверку средств из-
мерений (ГОСТ 8.002—71, ГОСТ 8.010—72), стандартные образ-
цы веществ и материалов (СТ СЭВ 328—76).
Нормативно-техническую базу метрологического обеспечения
составляют:
—	система государственных эталонов физических величин;
—	система передачи размеров единиц физических величин
от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых
средств измерений;
—	система обязательных государственных испытаний, госу-
дарственной и ведомственной поверки или метрологической ат-
тестации средств измерений;
—	система стандартных справочных данных о физических
константах и свойствах веществ и материалов.
Для обеспечения высокой точности измерений Госстандарт
СССР имеет 134 государственных эталона физических величин
и более 500 вторичных эталонов времени, длины, массы и т. п.
Используя их, заводы «Эталон» изготавливают особо точные
средства измерения, ежегодно выпускаемые ~150 млн. единиц
средств измерений.
Метрологическое обеспечение организуется государственны-
ми и ведомственными метрологическими службами. Государ-
ственную метрологическую службу страны возглавляет Госстан-
дарт. Ведомственные метрологические службы организованы в
системе министерств и ведомств на всех уровнях управления.
Метрологическая служба промышленного предприятия — основ-
ное звено ведомственной метрологической службы и в то же вре-
мя самостоятельное структурное подразделение, возглавляемое
главным метрологом предприятия.
С целью обеспечения требуемой точности измерений и ее
воспроизведения в выпускаемой продукции ведомственные мет-
рологические службы и отделы главного метролога на предприя-
тиях выполняют следующие работы:
—	анализ состояния средств, измерений и определение ос-
новных направлений развития;
—	установление рациональной номенклатуры измеряемых
параметров :i оптимальных норм точности;
48
|ание и внедрение современных методик выполнения
номенклатуры средств измерений и поверочной ап-
дботка и внедрение государственных и отраслевых
s на нормы точности, методики и средства измерений;
низация метрологической экспертизы проектов и тех-
окументации;
низация ведомственной поверки и метрологической
применяемых средств измерений.
зриальные центры стандартизации и метрологии в си-
тандарта СССР проводят необходимые государствен-
ания и поверку особо точных средств измерений, об-
разцовых приборов и мер. Они же производят государственный
надзор за состоянием средств измерений и соблюдением соот-
ветствующих стандартов по метрологическому обеспечению вы-
пуска промышленной продукции.
§ 2.10.	СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРОДУКЦИИ
Испытания продукции — важное средство при оценке каче-
ства вновь созданной или изготовленной продукции.
В соответствии с совершенствованием хозяйственного меха-
низма в стране создана Система государственных испытаний
продукции (СГИП), которая устанавливает четкий порядок про-
ведения испытаний, специализацию испытательных центров.
Государственные испытания продукции проводят организа-
ции и предприятия, утвержденные в установленном порядке в
качестве головных организаций по государственным испытани-
ям закрепленных за ними видов продукции.
Основные положения СГИП установлены ГОСТ 25051.0—81
«Система государственных испытаний продукции. Основные по-
ложения».
Основной целью ГИП является получение объективной, до-
стоверной информации о фактических значениях показателей
качества продукции и соответствии их нормативно-технической
и технической документации для принятия решений о постанов-
ке новой продукции на производство, готовности производства
- к серийному (массовому) выпуску продукции, продолжении
серийного выпуска продукции, присвоении категории качества
продукции при ее аттестации, возможности производства про-
дукции для экспорта, целесообразности импорта продукции, вы-
 даче сертификата соответствия показателей качества продукции
установленным требованиям.
ГОСТ 25051.0—81 установлены следующие виды государ-
ственных испытаний продукции: приемочные, квалификацион-
< Ные, инспекционные, аттестационные и сертификационные.
£ u Нормативно-методической основой СГИП являются:
49
комплекс стандартов, регламентирующих организационно-
методические и нормативно-технические основы СГИП; /
комплекс стандартов системы разработки и постановки про-
дукции на производство (СРПП);	/
комплекс стандартов государственной системы обеспечения
единства измерений (ГСИ);	/
нормативно-технические и технические документы, регламен-
тирующие требования к продукции и методы ее испытаний;
нормативно-технические документы, регламентирующие тре-
бования к средствам испытаний и порядку их использования.
Технической основой СГИП являются средства Испытаний,
включающие испытательное оборудование, средства измерений
и другие технические средства, позволяющие проводить все ви-
ды государственных испытаний продукции.
Контроль за правильностью проведения испытаний осущест-
вляют методом выборочных проверок, проводимых по планам
государственного надзора.
ГЛАВА 3
\ ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
И ТЕХНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
\
\	3.1. ЗАДАЧИ СЛУЖБЫ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
\	НА ПРОИЗВОДСТВЕ
В соответствии с ГОСТ 16504—81 техническим контролем на-
зывают проверку соответствия объекта установленным техниче-
ским требованиям. Объекты технического контроля— продук-
ция, процессы ее создания, применения, транспортирования, хра-
нения, технического обслуживания и ремонта, а также соответ-
ствующая техническая документация.
Важной составляющей технического контроля является конт-
роль качества продукции, который (ГОСТ 16504—81) определя-
ется как контроль количественных и (или) качественных харак-
теристик свойств продукции, их соответствия установленным тре-
бованиям.
В зависимости от уровня управления различают государст-
венный, ведомственный и производственный технический конт-
роль.
Для осуществления контроля за изготовлением продукции
надлежащего качества в министерствах (ведомствах) созданы
самостоятельные структурные подразделения — инспекции по ка-
честву.
Основная задача инспекции — осуществление контроля за
выпуском предприятиями министерства продукции в соответ-
ствии с действующими стандартами, техническими условиями и
другой документацией, а также контроль за деятельностью ОТК
предприятий. Инспекция не только фиксирует нарушение стан-
дартов, но и вправе запрещать отгрузку продукции, изготовлен-
ной с отклонениями от нормативно-технической документации.
На предприятии технический контроль осуществляет служба
(отдел) технического контроля (ОТК).
Правовое положение отделов технического контроля опреде-
ляется постановлением Совета Министров СССР от 11.12.79 «Об
утверждении Типового положения об отделе технического конт-
роля промышленного предприятия». Это положение определяет
задачи, функции, права и обязанности ОТК как самостоятель-
ного структурного подразделения промышленного предприятия.
Все работники цехов, занятые техническим контролем, входят
в состав ОТК-
Главные задачи ОТК — предотвращение выпуска предприя-
тием продукции, не соответствующей требованиям стандартов и
.технических условий, проектно-конструкторской и технологиче-
51
ской документации, а также укрепление производственной дис-
циплины и повышение ответственности всех звеньев производст-
ва за качество выпускаемой продукции.
В функции ОТК входит осуществление входного контроля по-
ступивших на предприятие сырья и материалов, операционный
(пофазный) технологический контроль, приемочный контроль го-
товой продукции.
Для выполнения возложенных обязанностей начальнику ОТК
предоставлены следующие права. Так, он вправе прекращать
приемочный контроль продукции, имеющей повторяющиеся де-
фекты. Может запрещать использование в производстве нестан-
дартного сырья, материалов и инструмента; изготовление про-
дукции на оборудовании, не обеспечивающем соблюдение уста-
новленной технологии; реализацию продукции, не принятой ОТК.
Технический контроль осуществляется на стадиях разработ-
ки, изготовления, эксплуатации или потребления продукции.
На стадии разработки продукции технический контроль осу-
ществляет проверку правильного учета современных научно-
технических достижений и принимаемых по ним технических ре-
шений, а также выполнения всех требований разработки соглас-
но стандартам ЕСКД, ЕСТД, ЕСТГШ и других основополагаю-
щих документов. Комплекс указанных мероприятий называют
оценкой технического уровня и качества продукции.
На стадии изготовления продукции технический контроль
сводится к контролю качества и состояния технологических про-
цессов. Он должен обладать высокой достоверностью. Эта зада-
ча решается научно обоснованным выбором методов и средств
контроля.
В процессе изготовления продукции контролируется качество
сырья, материалов, обеспечение достигнутых показателей ка-
чества продукции при ее внутризаводском транспортировании,
хранении, упаковке и отправке потребителю. Контроль техноло-
гических процессов главное внимание уделяет проверке соблю-
дения технологической дисциплины.
3.2. ВИДЫ И МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Промышленность производства пластмасс и изделий из них
выпускает продукцию, разнообразную по номенклатуре и целе-
вому назначению. Поэтому в отрасли применяют различные ви-
ды технического анализа.
По назначению в заводском контроле различают анализы
маркировочные и скоростные (экспресс-методы).
Маркировочные анализы выполняют в лаборатории ОТК за-
вода для определения свойств сырья и материалов, поступаю-
щих на завод, а также качества готовой продукции. По резуль-
татам анализа определяют соответствие продукции установлен-
52
ным,нормам (стандартам). Маркировочные анализы должны от-
личаться высокой точностью, так как они дают объективную
оценку результата работы предприятия. К маркировочным ана-
лизам относят также арбитражные анализы, которые выполня-
ют в тех случаях, когда потребителем оспаривается квалифика-
ция товарной продукции завода. Арбитражные анализы произ-
водят, как правило, теми же методами, что и маркировочные,
только более точно, так как вводят дополнительные операции.
Эти анализы осуществляют высококвалифицированные специа-
листы третьей, незаинтересованной стороны, чаще в лаборато-
риях отраслевых научно-исследовательских институтов.
Скоростные анализы предназначены преимущественно для
наблюдения за ходом технологического процесса и осуществля-
ются цеховыми лабораториями. Помимо необходимой точности
эти анализы должны отличаться быстротой выполнения. При
проведении анализов сырья, материалов, полупродуктов и го-
товой продукции необходимо точное соблюдение одних и тех же
условий, что достигается стандартизацией методов анализа.
С развитием промышленности совершенствуются и методы ана-
лиза.
Новые методы анализов разрабатывают заводские лаборато-
рии и соответствующие научно-исследовательские институты.
В техническом анализе используют химические, физико-химиче-
ские, физические, органолептические и биологические методы.
Химические методы основаны на реакциях и технике экспе-
римента количественного анализа аналитической химии. Наибо-
лее широко используют тетриметрические методы анализа, ко-
торые в большинстве случаев выполняются с большей точностью
и меньшей затратой времени, чем гравиметрические. Эти тра-
диционные методы успешно дополняются такими их разновид-
ностями, как титрование в неводных средах и комплексометри-
ческое титрование, которые все чаще можно встретить в стан-
дартах, включающих методы испытания химической продукции.
С развитием новых отраслей химической промышленности
широкое распространение получили физико-химические методы
технического анализа. Их значение резко возросло в связи с ав-
томатизацией производства и осуществлением прямого контро-
ля и регулирования процессов по составу поступающих и вы-
пускаемых продуктов. В настоящее время разработано и внед-
рено в промышленность значительное число приборов для опре-
деления химического состава веществ с помощью физических и
физико-химических методов анализа, позволяющих автоматизи-
ровать контроль производства. Это освобождает лаборантов, за-
нятых на операциях анализа.
Физико-химические методы анализа включают электрохими-
ческие и оптические методы. К электрохимическим методам от-
носят потенциометрию, полярографию, кулонометрию, кондук-
53
тометрию, хроматографию, высокочастотное титрование и др.;
к оптическим — колориметрию, нефелометрию, рефрактометрию,
поляриметрию и др. Физические методы анализа по выполнению
просты, не требуют большой затраты времени, что и обеспечи-
ло им широкое применение в заводских лабораториях. К физи-
ческим методам анализа относят определение плотности вязко-
сти, температуры каплепадения, кипения, плавления, затверде-
ния и т. д.
3.3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
В ЛАБОРАТОРИИ ТЕХНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
При работе в лаборатории технического анализа необходи-
мо помнить, что неосторожность и невнимательность могут ис-
портить работу, длившуюся многие часы. К выполнению анали-
за приступают только после внимательного изучения сущности
методики, это способствует лучшей организации труда, сокра-
щает время исполнения работы. На рабочем столе должны на-
ходиться лабораторная тетрадь и только необходимые для дан-
ного анализа приборы и реактивы. Следует бережно относиться
к приборам, экономно расходовать реактивы, воду, электро-
энергию, строго соблюдать правила техники безопасности. Не-
израсходованные реактивы нельзя возвращать в те сосуды, от-
куда они были взяты. Поэтому работу надо выполнять так, что-
бы неиспользованных реактивов оставалось как можно меньше.
Во всех работах для разбавления и растворения применяют толь-
ко дистиллированную воду (в описании методик это требование
часто опускают).
Все опыты и наблюдения записывают в лабораторный жур-
нал; -при этом нельзя пользоваться какими-либо черновиками.
Запись должна содержать: 1) дату выполнения работы и ее на-
звание, 2) сущность метода и уравнения химических реакций,
3) ход анализа и наблюдения, 4) все расчеты, проводимые во
время анализа, и результаты вычислений (при необходимости
цифры не исправляют, а зачеркивают одной чертой, чтобы мож-
но было прочитать все данные, даже если они неправильные).
Работа в лаборатории технического анализа и контроля про-
изводства пластмасс и изделий из них сопряжена с применени-
ем огне-, взрывоопасных и ядовитых веществ, стеклянной по-
суды, электрических приборов и оборудования. Этим объясня-
ется необходимость исключительного внимания к технике безо-
пасности. Несоблюдение техники безопасности опасно для жиз-
ни и здоровья самого исполнителя и окружающих, а также
может стать причиной порчи ценных приборов, пожара или
взрыва. Выполнение необходимых мер предосторожности может
полностью исключить такую опасность. Поэтому учащиеся долж-
ны твердо усвоить общие правила техники безопасности в хими-
54
ческой лаборатории. Преподаватель перед началом работы в ла-
боратории проводит инструктаж по технике безопасности, за-
тем проверяет усвоение необходимых правил при личном собе-
седовании с каждым учащимся и делает отметку в специальном
журнале, что скрепляет подписями учащегося и преподавателя.
Кроме того, преподаватель проводит инструктаж о мерах пре-
досторожности перед каждой работой.
Общие правила безопасной работы в лаборатории
технического анализа
1.	В лаборатории все работают в специальных халатах.
2.	Учащиеся обязаны содержать свое рабочее место в поряд-
ке и не держать на столе предметов, не используемых в опыте.
3.	Учащиеся должны уметь пользоваться средствами туше-
ния пожара. Приступая к работе в лаборатории, необходимо оз-
накомиться с их местонахождением.
4.	Собранный прибор следует показать преподавателю и
лишь после получения от него разрешения приступить к выпол-
нению работы.
5.	При отклонении хода анализа от описанного в методике
немедленно обращаться к преподавателю.
6.	Нельзя оставлять работающий прибор или установку без
надзора.
7.	По окончании работы нужно выключить на своем рабочем
месте электроприборы, закрыть газ, водопроводные краны и на-
вести порядок. Употреблявшуюся при работе посуду нужно чис-
то вымыть и убрать в лабораторный стол, оставшиеся реактивы
и растворы сдать лаборанту. Перед уходом сдать свое рабо-
чее место дежурному по лаборатории.
8.	В лаборатории категорически запрещается принимать пи-
щу и пить воду из лабораторной посуды.
9.	Нельзя выливать в раковины остатки кислот, щелочей и
органических жидкостей.
Меры предосторожности при работе с едкими и ядовитыми ве-
ществами. В лаборатории технического анализа постоянно нахо-
дятся едкие (кислоты, щелочи) и токсичные вещества (фенол,
бром, ртуть, метиловый спирт, дихлорэтан, бензол и др.). При
работе с этими веществами нужно стараться их не просыпать и
не проливать. Для защиты глаз и рук необходимо пользоваться
предохранительными очками и резиновыми перчатками.
Сосуд, в который наливают раствор, не следует держать в
руках; его надо поставить на стол или предварительно укрепить
в штативе.
Отбор точно замеренных объемов едких веществ производят
пипетками с грушей, но не ртом.
55
Кислоты. Из кислот наиболее опасна азотная. При попа-
дании на одежду она ее разрушает, вызывает долго не зажива-
ющие ожоги на коже.
Серная кислота менее опасна. Если она попадает на кожу,
ее нужно быстро стереть сухой тряпкой, а пораженное место
промыть спиртом, слабым раствором соды и затем большим ко-
личеством воды.
Соляная кислота не поражает кожу, но опасна для глаз и
слизистых оболочек.
Уксусная (ледяная и 80%-ная) кислота вызывает раздраже-
ние дыхательных путей, слизистых оболочек.
Все работы с концентрированными кислотами следует вести
только в вытяжном шкафу при хорошей тяге.
Растворение концентрированных кислот протекает с большим
тепловым эффектом. Поэтому при разбавлении кислоту прилива-
ют к воде или к более разбавленным растворам небольшими пор-
циями, постоянно помешивая.
Щелочи. Концентрированные растворы щелочей и твердые
щелочи вызывают сильные ожоги. При работе даже со слабы-
ми растворами щелочей необходимо тщательно оберегать гла-
за, так как попавшая в глаза щелочь может вызвать частичную
или полную потерю зрения.
Растворение твердых щелочей в воде приводит к сильному
разогреванию или даже вскипанию жидкости. Поэтому раство-
рение их лучше осуществлять в широких фарфоровых стаканах,
постоянно перемешивая раствор стеклянной палочкой. Разбав-
лять крепкие растворы щелочей следует прибавлением их к ме-
нее слабым или воде.
Фенол. Ядовит. Кристаллический фенол и его растворы,
проникая даже через одежду, вызывают болезненные и трудно
заживающие ожоги. Работать с фенолом необходимо под тягой,
в очках и резиновых перчатках. При попадании на кожу необ-
ходимо немедленно промыть пораженный участок спиртом и сма-
зать мазью от ожогов.
Стирол. Горючее легковоспламеняющееся вещество. При
работе со стиролом следует избегать открытого огня. Пары сти-
рола умеренно токсичны при вдыхании, действуют раздражаю-
ще на слизистые оболочки глаз и носа. Если стирол случайно
попал в рот, следует принять рвотное и обратиться к врачу.
Метилметакрилат. Горючее легковоспламеняющееся
вещество с очень низкой температурой вспышки (10°С). При ра-
боте с ним следует избегать открытого огня и искр. Пары ме-
тилметакрилата токсичны. Первый признак острого отравле-
ния— угнетенное состояние. Метилметакрилат вызывает силь-
ное раздражение слизистой оболочки глаз. Меры предосторож-
ности при работе с другими акрилатами аналогичны описанным
для метилметакрилата.
56
Формальдегид. Раздражающе действует на слизистые
оболочки. Вдыхание больших количеств формальдегида опасно
для жизни. При попадании формалина (водный раствор) на ко-
жу омертвляется верхний кожиый покров.
Бром. Пары брома даже в небольших концентрациях вы-
зывают поражение дыхательных путей, отек легких, поражение
глаз и слизистых оболочек.
Ртуть. Особую осторожность следует соблюдать при рабо-
те с ртутными термометрами. Пары ртути являются сильно дей-
ствующим ядом. Они обладают способностью быстро распрост-
раняться в воздухе, адсорбироваться тканями, штукатуркой,
деревом, заражая все помещение. Поэтому пролитую ртуть не-
обходимо сразу собрать, поместить в толстостенную склянку с
хорошо притертой пробкой и хранить под слоем воды.
Пожароопасность при работе в лаборатории. Причиной пожа-
ра в лаборатории могут быть только несоблюдение правил по-
жарной безопасности, невнимательность и небрежность. Пожар
может возникнуть при нарушении правил пользования бытовым
газом. Категорически запрещается оставлять зажженные горел-
ки без присмотра. Все работы с огнеопасными веществами сле-
дует проводить вдали от горящих газовых горелок и других ис-
точников воспламенения. Не допускается нагревание огнеопас-
ных жидкостей пламенем газовой горелки или электронагрева-
тельными приборами с открытым обогревом.
Пожарную опасность может создать электрический ток (ис-
крение, перегрев, плохое присоединение проводов, короткое за-
мыкание). Неосторожное обращение с электрическим током
представляет также большую опасность для здоровья и жизни
человека. Все работы, связанные с применением электрического
тока, требуют особого внимания и осторожности. Учащимся зап-
рещается самостоятельно переключать провода в собранной элек-
трической схеме. Включать в электросеть собранную установку
можно только после осмотра ее преподавателем и получения от
него разрешения. Следует избегать прикосновения к проводни-
кам, находящимся под напряжением. Особую осторожность не-
обходимо соблюдать при пользовании реостатом.
Причиной вспышек и пожаров может служить неправильная
сборка приборов и установок. Стеклянные детали прибора сле-
дует закреплять в лапках штатива достаточно надежно, но не
слишком сильно, чтобы их не раздавить. Металлические лапки
штатива применяют только с эластичными прокладками; сами
штативы должны быть устойчивыми.
При тушении вспышек в зависимости от характера загорев-
шихся веществ применяют шерстяные одеяла, песок, огнетуши-
тели и др.
Нельзя тушить водой несмешивающиеся с ней органические
жидкости. В этих случаях следует пользоваться шерстяным оде-
57
»
ялом или огнетушителем. При тушении электропроводов, нахо-
дящихся под напряжением, нельзя применять ионные огнетуши-
тели, так как струя пены является хорошим проводником и воз-
можно поражение электрическим током. Применение огнетуши-
телей недопустимо при тушении загоревшейся одежды.
Оказание первой помощи. Каждый учащийся обязан знать ме-
ры оказания первой помощи:
1.	При ожогах кислотами необходимо быстро промыть обож-
женное место большим количеством воды из-под крана, а затем
нейтрализовать разбавленным раствором соды. При ожогах ще-
лочами после обильного промывания водой производят нейтра-
лизацию 1%-ными растворами уксусной или борной кислоты.
2.	При попадании кислоты или щелочи в глаза нужно немед-
ленно промыть их водой из-под крана. Никаких нейтрализующих
средств применять не следует, во всех случаях после оказания
первой помощи пострадавшего необходимо направить к врачу.
3.	При ожогах фенолом пораженное место немедленно об-
рабатывают этиловым спиртом, а затем теплой водой с мылом.
После этого накладывают повязку, с борным вазелином.
4.	При ожогах бромом пораженное место быстро промывают
водой или спиртом, затем накладывают компресс из 5%-кого
раствора тиосульфата натрия.
5.	При термических ожогах на обожженное место делают
примочку раствором перманганата калия или этилового спирта,
затем наносят мазь от ожогов.
Для оказания помощи при несчастных случаях в лаборатории
имеется аптечка с перевязочными средствами и необходимыми
медикаментами. В серьезных случаях после оказания первой
помощи пострадавшего нужно направить к врачу.
3.4. ОТБОР И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОБ ДЛЯ АНАЛИЗА
Технические продукты, как правило, не бывают однородны-
ми. Отбор пробы и правильная ее подготовка для анализа име-
ют важное значение. Небольшое количество вещества, взятое
для анализа из общей массы и соответствующее среднему соста-
ву всего испытуемого продукта, называют средней пробой. Са-
мый точный анализ неправильно взятой средней пробы может
создать неверное представление о составе и свойствах анализи-
руемого продукта. Метод отбора пробы зависит от агрегатного
состояния и степени однородности вещества.. Чем однороднее
вещество, тем легче взять его среднюю пробу. Методы отбора
проб конкретных продуктов обычно приводят в стандартах или
технических условиях на продукт.
На заводах отбор средних проб и их подготовку производит
ОТК- Подготовленную пробу делят на две части: одну часть от-
правляют на анализ в лабораторию, а другую хранят установ-
58
ленное время (не более 6 месяцев) на случай арбитражного ана-
лиза. Порядок отбора проб из однородных веществ и материа-
лов, расфасованных в таре, а также порядок упаковки и марки-
ровки указан в специальном стандарте (ГОСТ 3885—73).
Подготовка вещества для анализа включает отбор первичной
и лабораторной проб. Лабораторную пробу отбирают из первич-
ной пробы в результате ее разделки, т. е. измельчения, переме-
шивания и сокращения.
Отбор первичной пробы твердых веществ
Твердые вещества могут быть порошкообразными (сыпучи-
ми) и кусковыми. Чем крупнее куски материала, тем больше его
неоднородность и тем сложнее взять среднюю пробу. Способ от-
бора пробы зависит не только от состояния материала (порош-
кообразный, кусковой), но и от то-
го, поступает материал без упаков-
ки или в таре (мешки, ящики, боч-
ки, банки). При этом надо учиты-
вать степень его однородности и ус-
ловия хранения. Вследствие небре-
жного хранения материала он ув-
лажняется, загрязняется.
Отбор первичной пробы сыпу-
чих материалов, поступивших в та-
ре, берут приблизительно в равных
количествах из разных мест (снизу,
сверху, из середины, с боков) с по-
мощью специального приспособле-
ния— щупа. Он представляет собой
железный или медный узкий желоб,
заостренный снизу, с рукояткой для
удобства пользования (рис. 7, а, б).
Щуп вкручивают в глубину матери-
Рис. 7. Щуп:
обыкновенный; б — коист* •
рукцик Говальского
ала и вещество насыпается в желоб.
Поскольку материал частично спол-
зает по желобу, нижние слои не по-
падают в состав пробы, используют
щуп конструкции Говальского (рис. 7, б), позволяющий отби-
рать пробу более точно. На его конце имеется пластинка-кла-
пан 1, вращающийся перпендикулярно оси щупа. Ручка 2 под-
вижна и при движении вперед фиксирует клапан так, что щуп
остается открытым и наполняется веществом. Чтобы вытащить
щуп из материала, ручку выдвигают назад, при этом клапан
освобождается и при движении щупа материал давит на кла-
пан, который закрывается и проба остается внутри щупа.
59
Если сыпучий материал рассыпан относительно тонким слоем
(до 1 м) на большей площади (в вагоне), то следует брать про-
бу в нескольких точках, расположенных в шахматном порядке.
Пробу вязких, пастообразных масс надо отбирать по всей тол-
щине массы сверху до дна.
Отбор первичной пробы кусковых материалов наиболее тру-
ден. Состав кусков может резко отличаться. При отборе пробы
необходимо сохранять в ней такое же соотношение между круп-
ными кусками и мелкими, как в исходном материале. Наиболее
точно отбирается проба, если весь материал измельчить. Если по
технологическому процессу для переработки исходное сырье под-
лежит измельчению, то целесообразно брать пробу после измель-
чения.
Обработка отобранной первичной пробы. Первичная средняя
проба твердых материалов может иметь массу в несколько ки-
лограммов, тогда как для химического анализа (лабораторная
проба), как правило, требуется несколько граммов. Отсюда сле-
дует необходимость сокращения пробы без изменения ее соста-
ва. Это достигается разделкой первичной пробы такими опера-
циями, как измельчение, перемешивание и сокращение.
Измельчение осуществляют вручную с помощью ступки
или трамбовки на стальной плите. Ручное дробление трудоемко,
его применяют в тех случаях, когда редко отбирают пробы не-
большой массы. Для регулярной переработки большого количе-
ства проб применяют специальные дробильные приспособления.
Перемешивание небольших масс пробы осуществляют
при помощи совка вручную. В случае значительной массы пробы
ее насыпают лопатой в виде конуса, затем перекидывают на но-
вое место и опять собирают в виде конуса.
Сокращение производят по определенным правилам, что-
бы лабораторная проба по составу соответствовала первичной.
Наиболее надежным способом сокращения пробы является спо-
соб кольца и конуса с последующим квартованием. Всю пробу
высыпают на ровную поверхность (железный лист или пол), рас-
пределяют в виде кольца треугольного сечения (рис. 8) и за-
тем собирают в конус в центре этого кольца. В вершину конуса
вертикально вставляют острый край деревянной дощечки и, по-
ворачивая ее, как показано на рис. 9, развертывают конус в диск.
Подобную операцию повторяют 2—3 раза, после чего диск квар-
туют, т. е. делят на четыре равных сектора двумя перпендику-
лярными бороздами, проходящими через центр. Два противопо-
ложных сектора отбрасывают, а два оставшихся перемешивают
и подвергают дальнейшему сокращению по описанной методи-
ке до тех пор, пока не останется масса, требуемая по ГОСТу.
Отбор лабораторных проб проводят способом вычерпывания:
пробу, разровненную в виде круга, делят шпателем на ряд вза-
имно перпендикулярных рядов и отбирают лабораторную про-
60
Рис. 8. Способ кольца и конуса
Рис. 9. Схема перемешивания и квартова-
ния первичной пробы:
1 — перемешанная проба; 2 — расплющивание
пробы; 3 — расплющенная проба; 4 — проба,
разделенная на секторы
бу в шахматном порядке из середины образовавшихся квадра-
тов на всю глубину слоя вещества.
Отбор проб жидкостей
Среднюю пробу жидкости берут специальным пробоотборни-
ком, конструкция которого зависит от вида анализируемой жид-
кости. Методы отбора проб и количество отбираемой жидкости
в каждом конкретном случае определяются стандартами и тех-
ническими условиями.
Отбор проб из больших резервуаров зависит от однородности
или неоднородности жидкости, подлежащей анализу. Если жид-
кость однородна, то достаточно зачерпнуть необходимое ее ко-
личество в любом месте, чтобы получить среднюю пробу. Если
же жидкость неоднородна (осадок, муть), среднюю пробу со-
ставляют из проб, отобранных на разных уровнях жидкости.
Принято отбирать три или пять проб в зависимости от высоты
столба жидкости. В этом случае измеряют толщину каждого слоя,
а затем отбирают пробу пропорционально объему. Так, при от-
боре трех проб одну из них берут на 0,5 м от поверхности, вто-
рую— на расстоянии 0,5 м от дна и третью — на середине. Из
неглубоких резервуаров пробы берут при помощи стеклянных
трубок с оттянутыми концами, из глубоких — специальными про-
боотборниками.
Отбор проб из мелкой тары (бидоны, бутыли, железные бочки
и т. п.) берут от определенного процента мест поступившей пар-
тии. Жидкость в сосуде перемешивают и отбирают пробу при по-
мощи длинной, суженной на конце стеклянной трубки, медлен-
но погружая ее в жидкость в вертикальном положении. Затем,
61
Рис. 10. Пробоотборный кран
зажав верхнее отверстие
трубки, ее вынимают. Так
отбирают пробы из всех пре-
дусмотренных тарных мест
и смешивают в приемнике.
Количество отбираемой жид-
кости — не менее 1 л. Полу-
ченную среднюю пробу раз-
ливают в две сухие чистые
склянки. Одна из них посту-
пает на анализ, другая со-
храняется на случай арбит-
ражного анализа.
Отбор пробы промежу-
точных продуктов из аппа-
ратов и трубопроводов про-
водят при постоянном конт-
роле за ходом технологического процесса. Отбирают индивиду-
альные пробы, которые сейчас же анализируют. Взятие проб из
аппаратов производят через вентили или специально установлен-
ные краны. Пробу жидкости, текущей по трубопроводу, отбира-
ют через пробоотборный кран специальной конструкции (рис.
10), соединенный с несколькими трубками, загнутые концы кото-
рых направлены отверстиями навстречу текущей жидкости. Труб-
ки позволяют отбирать пробу в разных слоях жидкости.
ГЛАВА 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТОДАМИ,
ПРИМЕНЯЕМЫМИ В ТЕХНИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ
4.1.	ПЛОТНОСТЬ
Различают абсолютную и относительную плотность. Абсолют-
ной плотностью р (кг/м3) называют массу вещества, содержа-
щуюся в единице объема. За единицу принимают массу 1 м3 чис-
той воды при 4°С. Относительной плотностью р420'Называют отно-
шение массы вещества к массе чистой воды при 4°С в одинако-
вом объеме; ее определяют, как правило, при 20°С и относят к
плотности воды при 4°С. Относительная плотность — безразмер-
ная величина.
Если, например, плотность воды измерена не при 4°С, то по-
лученное значение относительной плотности жидкости необхо-
димо пересчитать, умножив его на отношение плотности воды
62
при той же температуре к ее плотности при 4°С. Например, надо
пересчитать относительную плотность жидкости, определенную
при 20°С, на плотность воды при 4°С: рГ—pfo '^qqqqq =Р2§0,99823.
Плотность вещества можно определить при любой темпера-
туре, пересчитав ее на р2£ по формуле
?24°= ?! + «(*-20),
где р4( — плотность вещества при температуре испытания; t —
температура испытания; а — поправочный температурный коэф-
фициент (см. табл. 2 приложения).
Плотность характеризует идентичность, чистоту и концентра-
цию вещества. Для многих веществ (спирт, глицерин, формалин
и др.) установлена зависимость между плотностью и концентра-
цией. Зная плотность вещества, по таблице можно найти его кон-
центрацию (см. приложение) и, наоборот, по известной концен-
трации по этой же таблице находят плотность вещества.
Экспериментально плотность определяют денсиметром или
гидростатическим взвешиванием. Оба эти способа основаны на
законе Архимеда.
При определении относительной плотности можно использо-
вать пикнометр. Плотность, определяемую пикнометром или гид-
ростатическим взвешиванием, называют видимой, так как взве-
шивание проводят в воздухе, плотность которого не учитывают.
Для более точных измерений необходимо ввести поправку на по-
терю массы в воздухе по формуле
рист= (0,99823 — 0,0012) 4- 0,0012 = 0,99703р! 4-0,0012,
где рист и pi—соответственно истинная и видимая ллотности;
0,99823 — плотность воды при 20°С; 0,0012 — плотность воздуха.
Работа 1. Определение плотности жидкости с помощью ден-
симетра (ГОСТ 18995.1—739. Денсиметр (ареометр) представля-
ет собой стеклянный цилиндрический сосуд, нижняя часть кото-
рого заканчивается шаром, заполненным свинцовой дробью
(рис. 11). На цилиндрической части денсиметра нанесена шкала
с. делениями, обозначающими плотности жидкостей, в которые
погружают денсиметр, и температуру, при которой следует про-
изводить определение. Градуировку денсиметров производят при
20°С и относят к плотности воды при 4°С. Для повышения точно-
сти измерения и удобства пользования изготовляют набор денси-
метров, шкалы которых охватывают определенный диапазон
плотностей.
Техника определения. В чистый цилиндр внутреннего
диаметра не менее 5 см наливают испытуемую жидкость. Стара-
ясь не задеть стенки цилиндра, в жидкость медленно вводят чис-
63
тый и сухой денсиметр; держа его за верхний конец, ожидают
(2—3 мин), чтобы денсиметр пришел в равновесие. Необходимо,
чтобы при этом он не касался ни дна, ни стенок цилиндра. От-
считывают деление на денсиметре по верхнему краю мениска
и замеряют температуру анализируемой жидкости термометром,
опущенным в цилиндр. Если температура испытуемого продукта
отличается от 20°С, а ареометр градуирован на р2?, то вводят по-
правку на найденную плотность (см. табл. 2 приложения). До-
пустимое расхождение между двумя параллельными определе-
ниями не должно превышать 0,001.
Денсиметры содержат в сухом чистом
виде, каждый раз после использования
его надо промыть водой или соответ-
ствующим растворителем, вытереть и по-
ложить в набор.
Рис. 11. Денсиметр
Рис. 12. Пикнометры
Работа 2. Определение плотности при помощи пикнометра
(ГОСТ 18995.1—73). Пикнометр представляет собой стеклянный
сосуд с кольцевой меткой на шейке (рис. 12), емкостью от 1 до
100 мл (для работы наиболее удобны пикнометры емкостью 25—
50 мл).
Техника определения. Перед определением пикнометр
тщательно моют и высушивают в сушильном шкафу при 100°С.
Затем его взвешивают на аналитических весах с точностью до
0,0002 г, наполняют дистиллированной водой чуть выше метки,
помещают в термостат и выдерживают при 20°С в течение 15—
64
20 мин. Когда жидкость в пикно-
метре примет температуру термо-
стата, жгутиками фильтровальной
бумаги отбирают избыток воды до
уровня метки на шейке. При опре-
делении плотности темных жидко-
стей уровень их в пикнометре уста-
навливают по верхнему мениску, а
для светлых жидкостей — по ниж-
нему; соответственно и уровень во-
ды устанавливают по верхнему или
нижнему мениску. Пикнометр зак-
рывают пробкой, вынимают из тер-
мостата, тщательно вытирают сна-
ружи фильтровальной бумагой и
взвешивают. Находят объем пикно-
метра по формуле
Рис. 13. Прибор для опреде-
ления плотности гидростати-
ческим методом:
1 — коромысло весов; 2 — про-
волока; 3 — образец; 4 — стакан
с жидкостью
высушивают его в сушиль-
__ m2 — лц
~ 0,99823 ’
где mi — масса пустого пикнометра;
m<i — масса пикнометра с водой при
20°С; 0,99823 — плотность воды при
20°С.
Воду из пикнометра выливают и
ном шкафу. Затем наливают в пикнометр испытуемую жидкость
немного выше метки, помещают в термостат при 20°С и произ-
водят те же операции, что и с водой вплоть до взвешивания.
Плотность р420 испытуемого вещества находят по формуле
20 w2 —
— у ’
где mi — масса пустого пикнометра; т?— масса пикнометра и
испытуемым веществом; V — объем пикнометра.
Работа 3. Определение плотности гидростатическим взве-
шиванием (ГОСТ 15139—69). Для измерения плотности отфор-
мованного изделия можно использовать стандартные образцы
в виде брусков размером 10X15X120 мм или вырубать образ-
цы размером 20X20X2 мм. Допускается испытание образцов
произвольных размеров или целых изделий при условии, что их
объем не менее 1 см3. Для проведения испытаний можно исполь-
зовать аналитические весы, специально приспособленные для
гидростатического взвешивания (рис. 13).
Техника определения. Образец, взвешенный на воз-
духе с точностью до 0,001 г, прикрепляют тонкой проволочкой
к коромыслу гидростатических весов и погружают в стакан
с дистиллированной водой при температуре 20±ГС. При погру-
3 — 458	65
женин образца в воду следят за тем, чтобы на его поверхности
и на проволоке не было пузырьков воздуха, а сам образец не ка-
сался стенок и дна стакана. Стакан ставят на специальную под-
ставку, которая не должна касаться чашки весов. Опущенный
в воду образец взвешивают с точностью до 0,001 г. Затем взве-
шивают проволоку без образца при том же уровне погружения.
Плотность вычисляют по формуле
т
Р =----------Ро.
т (т\ — m2)
где т— масса образца на воздухе; mi — масса образца с про-
волокой в воде; т2— масса проволоки, погруженной в воду;
ро — плотность воды при 20°С.
4.2.	ВЯЗКОСТЬ
Вязкостью, или внутренним трением, называют свойство жид-
кости сопротивляться взаимному перемещению ее частиц, выз-
ванному действием приложенной к жидкости силы. Различают
вязкость динамическую и кинематическую.
Единица динамической вязкости в системе СИ — ньютон-се-
кунда на квадратный метр — равна динамической вязкости та-
кой жидкости, в которой при изменении скорости движения жид-
кости на 1 м/с на расстоянии 1 м касательное напряжение равно
силе в 1 ньютон на квадратный метр (Н-с/м2). Кинематической
вязкостью v (м2/с) называют отношение динамической вязкости
тр к плотности при той же температуре р<:
ft
Единица кинематической вязкости в системе СИ — м2/с. Она
равна кинематической вязкости такой жидкости, динамическая
вязкость которой 1 Н-с/м2, а плотность 1 кг м3.
Относительная вязкость есть отношение вязкости исследуе-
мой жидкости к вязкости другой жидкости, принятой за едини-
цу (при данной температуре). Эта величина удобна для сравне-
ния и не является физической характеристикой продукта.
Для жидкостей при данной температуре и давлении вяз-
кость— постоянная величина, поэтому ее значение включают в
стандарты для многих продуктов производства химической про-
мышленности. С повышением температуры вязкость уменьшает-
ся, с понижением возрастает. В связи с этим измерять ее следу-
ет при температуре, указанной в стандартах или технических ус-
ловиях на материал (обычно при 20°С). Вязкость растворов по-
лимеров зависит от их концентрации и молекулярной массы: при
одинаковой концентрации растворов вязкость повышается с уве-
личением молекулярной массы полимера. Определение вязкости
66
растворов полимеров предусмотрено пофазным контролем мно-
гих технологических процессов.
Определение вязкости разбавленных растворов полимеров
проводят в соответствии ГОСТ 18249—72. Приборы для опреде-
ления вязкости, называют вискозиметрами. Принцип их дейст-
вия основан на истечении столба исследуемой жидкости под дей-
ствием силы тяжести. Наибольшее распространение в техниче-
ском анализе получили капиллярные вискози-
метры, например, марки ВПЖ-1, ВПЖ-2,
ВПЖ-4. Капиллярный вискозиметр ВПЖ-4
(рис. 14) представляет собой стеклянную U-
эбразную трубку, в колено 2 которой впаян
капилляр 7, соединенный с шарообразным ре-
зервуаром 4. Контрольные метки 5 и 6 служат
для наблюдения времени истечения жидкости.
Колено 1 и резервуар 8 служат для наполне-
ния вискозиметра испытуемой жидкостью.
Динамическую вязкость вычисляют по
формуле
лЛрНт
71 = -----,
1	81V
где Др — разность давлений на концах капил-
ляра; г — радиус капилляра; I — длина капил-
ляра; V — объем жидкости, протекающей че- Рис 14 Вискози-
рез капилляр; т — время истечения жидкости. метр ВПЖ-4
Если жидкость вытекает из капилляра под
действием собственной массы, то &p=gHp, где g— ускорение
силы тяжести; Н — разность уровней жидкости в коленах при-
бора. Тогда
ngH^x
81V
где р— относительная плотность жидкости. Величины V, I и г, а
также высота столба жидкости постоянны для каждого виско-
зиметра. Отсюда
ngHrt
81V
— const = К.
Величина К—постоянная вискозиметра, ее значение указывают
в паспорте, приложенном к вискозиметру.
Динамическую вязкость ц (Н-с/м2) разбавленных растворов
полимеров рассчитывают по формуле
Т] = /<РТ,
где К — постоянная вискозиметра; т — среднее время истечения
раствора или растворителя; р— плотность раствора полимера
3*	67
или растворителя при температуре испытания, определяемая
пикнометрическим методом.
Кинематическую вязкость раствора полимера v (м2/с) рассчи-
тывают по формуле v = Kr.
Техника определения. Перед работой вискозиметр
тщательно моют и сушат в сушильном шкафу. Для работы при-
бор укрепляют вертикально в термостате, в котором находится
вода с требуемой по стандарту температурой. Для измерения
температуры термостата применяют термометр с ценой деления
0,1°С. Исследуемый раствор полимера (~10 мл) вводят пипет-
кой в широкое колено вискозиметра 1 (см. рис. 14). После на-
полнения выдерживают вискозиметр в термостате в течение
15 мин. Затем через резиновую трубку, надетую на колено 2, за-
сасывают раствор полимера в шарик 3. После этого начинают
спуск жидкости. Когда уровень жидкости в колене 2 пройдет
мимо верхней метки 5, пускают в ход секундомер и следят за
опусканием жидкости в колене от верхней до нижней метки 6.
Секундомер останавливают в тот момент, когда жидкость прой-
дет нижнюю метку, и замечают время истечения жидкости от
верхней до нижней метки. Измерения повторяют не менее 3 раз
(время истечения не должно отличаться более чем на 0,4 с) и
находят среднее арифметическое.
Если нужно получить относительную вязкость х, определяют
динамическую вязкость растворителя т]о и раствора т] при оди-
наковых условиях (температура термостата, объем, взягый на
испытание) и рассчитывают по формуле
п
х =---.
10
4.3.	ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ
Температурой плавления называют температуру, при которой
вещество из твердого состояния переходит в жидкое. Чистое ве-
щество имеет строго определенную температуру плавления. По-
этому температура плавления характеризует степень чистоты
продукта. На практике определяют температурный интервал
плавления, т. е. интервал между началом плавления — появле-
нием первой капли жидкости и концом плавления, когда все ве-
щество превращается в жидкое состояние. Для чистого продукта
температурный интервал составляет 1—3°. Примеси посторон-
них веществ и присутствие влаги изменяют температуру плав-
ления, расширяют температурный интервал. Поэтому перед оп-
ределением температуры плавления вещество предварительно пе-
рекристаллизовывают и высушивают, затем измельчают в тон-
кий порошок, так как мелкие частицы плавятся быстрее.
Техника определения (по ГОСТ 18995.4—73). В су-
хую капиллярную трубочку длиной 40—60 мм и внутренним диа-
68
Рис. 15. Прибор
для определения
температуры плав-
ления
метром ~1 мм, запаянную с одного конца, помещают измель-
ченное сухое вещество. Для этого зачерпывают его открытым
концом капилляра, погруженным в вещество, и уплотняют мно-
гократным опусканием капилляра через стеклянную трубку диа-
метром 60—80 мм и длиной 1 м, поставленную
вертикально на стеклянную пластинку. Уплот-
нение повторяют до получения слоя вещества
высотой 2—3 мм.
Капилляр 4 с веществом помещают в при-
бор, изображенный на рис. 15. В круглодон-
ную колбу 1 с длинным широким горлом диа-
метром 30—40 мм и длиной 200 мм помеща-
ют широкую пробирку 2 и лабораторный тер-
мометр 3, вставленный в пробирку через проб-
ку. Пробирку укрепляют с помощью пробки в
колбе так, чтобы она отстояла от дна на 1 см.
Колбу на 2/3 объема ее шара заполняют гли-
церином. Прибор с лабораторным термомет-
ром нагревают над асбестовой сеткой на газо-
вой горелке до температуры, на 20—30° ниже
предполагаемой температуры плавления. На-
гревание регулируют так, чтобы температура
поднималась на 1—2°C в 1 мин. Когда темпе-
ратура будет на 10° ниже ожидаемого нижне-
го предела температурного интервала плавле-
ния, лабораторный термометр быстро заменя-
ют на термометр с ценой деления 0,5° с при-
крепленным к нему заполненным капилляром.
Капилляр прикрепляют резиновым колечком
так, чтобы находящееся в капилляре вещество было расположе-
но на уровне середины шарика ртути термометра. За 5° до ожи-
даемого нижнего интервала плавления нагревание несколько
ослабляют и в это время внимательно наблюдают за состояни-
ем вещества.
. Появление первой капли жидкости и образование мениска
считают началом плавления. Конец плавления отмечают, когда
исчезнут последние крупинки твердого вещества.
4.4.	ТЕМПЕРАТУРА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Температурой кристаллизации называют наиболее высокую
температуру перехода вещества из жидкого состояния в твер-
дое. Ее определяют, охлаждая расплавленное вещество. Хими-
чески чистое вещество имеет определенную температуру крис-
таллизации, а примеси ее понижают. Поэтому температура крис-
таллизации может служить для оценки чистоты веществ, имею-
69
Рис. 16. При-
бор Жукова
щих низкую температуру плавления или нахо-
дящихся при комнатной температуре в жидком
состоянии.
Техника определения. Для определе-
ния температуры кристаллизации (ГОСТ
18995.5—73) в пределах 30—150°С применяют
прибор Жукова (рис. 16), представляющий со-
бой стеклянный плоскодонный сосуд с двойными
стенками, между которыми создан вакуум, чем
обусловлено замедленное охлаждение содержи-
мого прибора. Анализируемый продукт, расплав-
ленный и нагретый на 10—20°С выше предпола-
гаемой температуры кристаллизации, наливают
на 3/4 высоты в подогретый прибор Жукова. В от-
верстие прибора вставляют термометр с ценой
деления 0,1° укрепленный на плотно пригнан-
ной пробке так, чтобы ртутный шарик находил-
ся посередине слоя испытуемого продукта. При-
бор с расплавленным продуктом оставляют мед-
ленно остывать. Когда его температура будет на
3—4°С превышать предполагаемую температуру
затвердевания продукта, содержимое прибора
интенсивно встряхивают, чем вызывают быструю
кристаллизацию вещества. В это время темпера-
тура резко возрастает До максимального значе-
ния и остается неизменной в течение некоторого
времени, а затем под влиянием внешнего охлаж-
дения начинает понижаться.
Температурой кристаллизации считают максимальную тем-
пературу, которая остается неизменной в течение короткого вре-
мени. Допустимое расхождение между двумя определениями для
одного и того же образца не более 0,2°.
4.5.	ТЕМПЕРАТУРА КАПЛЕПАДЕНИЯ
В отличие от кристаллических тел аморфные полимеры и
смолы плавятся в некотором интервале температур. С повыше-
нием температуры твердые смолы размягчаются, и установить
точную границу перехода из нетекучего состояния в текучее труд-
но. Поэтому в большинстве применяемых методов за темпера-
туру плавления смол принимают температуру каплепадения,
при которой капля полимера отделяется от равномерно нагре-
той массы испытуемого вещества под действием собственного
веса. Температуру каплепадения определяют в приборе Уббел-
лоде (рис. 17). Он состоит из стеклянного термостата 3, запол-
ненного этиленгликолем и снабженного обратным холодильни-
ком 2, термометра 1 с прикрепленным металлическим патроном
70
4 и металлической чашечки 5 с отвер-
стием в нижней части.
Техника определения. Во
внутреннюю часть термостата налива-
ют этиленгликоль, уровень которого
должен быть ниже дна внутренней
пробирки на 10—15 мм. Термостат с
обратным холодильником укрепляют
на конусном электроподогревателе.
Включают прибор и нагревают жид-
кость в термостате при кипении не ме-
нее 15 мин.
Испытуемую пробу смолы грубо из-
мельчают и загружают в металличе-
скую чашечку на 3/4 ее объема. Чашеч-
ку берут щипцами и осторожно, избе-
гая перегрева или горения смолы, на-
гревают. Смоле необходимо придать
лишь пластичность, чтобы можно бы-
ло термометр погрузить в смолу, при-
крепив чашку к верхней части патро-
на. Смолу, выступающую из отверстия
в нижней части чашки, отрезают горя-
чим ножом.
Наполненную смолой чашку с тер-
мометром укрепляют в термостате.
Смола быстро нагревается и, незадол-
го до падения капли, показывается из
нижнего отверстия чашки. Температу-
ру, при которой капля расплавленной
смолы проходит через отверстие в дне
чашки и падает, считают температу- рис	уббелло-
рои каплепадения. За результат при-	де г .
нимают среднее арифметическое трех
определений. Расхождения между оп-
ределениями не должны превышать 2°С.
При разборке прибора чашку немного подогревают и осторож-
но снимают с патрона термометра. Извлекают незатвердевшую
смолу, отверстие прочищают латунным шилом, а чашку поме-
щают в спирт или ацетон для полной очистки.
4.6.	ТЕМПЕРАТУРА РАЗМЯГЧЕНИЯ СМОЛ
В некоторых случаях для синтетических смол, не имеющих
резко выраженного перехода из твердого состояния в жидкое,
определяют температуру размягчения (условное понятие). Наи-
71
Рис. 18. Прибор для определе-
ния температуры размягчеяия
по методу Кремера — Сарнова
более распространены для опреде-
ления температуры размягчения
смол методы Кремера — Сарнова и
«кольца и шара».
Определение температуры раз-
мягчения по Кремеру — Сарнову.
Слой смолы высотой в 5 мм, нахо-
дящийся под давлением 5 г ртути,
нагревают в стеклянной трубке и
отмечают температуру, при которой
ртуть прорывается через размягчив-
шуюся смолу. Прибор Кремера —
Сарнова (рис. 18) состоит из двух
стеклянных стаканов: наружного 1
диаметром 8 см и высотой 15 см и
внутреннего 2 диаметром 6 см и вы-
сотой 10 см. Внутренний стакан ук-
крепляется при помощи специально-
го диска 4 и имеет крышку с пятью
отверстиями. В одно отверстие
вставляют термометр 3, в осталь-
ные — стеклянные трубки 5 внут-
ренним диаметром 6 мм и высотой
5 мм, укрепленные при помощи кор-
ковых пробок. В наружный стакан
наливают слой глицерина высотой 5 см. Термометр укрепляют
так, чтобы шарик ртути находился на уровне испытуемой смолы.
Техника определения. Стеклянные трубки ставят на
стеклянную пластинку, смоченную водой. В трубки наливают
расплавленную смолу так, чтобы сверху образовался небольшой
выступ, который после застывания срезают нагретым ножом.
Наполненные смолой стеклянные трубки при помощи резиновой
трубочки соединяют встык со стеклянными трубками такого же
диаметра, но высотой 10 см. В большие трубки наливают по 5 г
ртути и вставляют в аппарат так, чтобы смола в трубках нахо-
дилась на одном уровне с ртутным шариком термометра. Пос-
ле этого аппарат ставят на треножник и постепенно нагревают
на асбестовой сетке, повышая температуру на 1—2° в 1 мин, до
тех пор, пока ртуть под давлением собственной тяжести не прор-
вется через слой размягченной смолы на дно стакана. В этот мо-
мент отмечают показания термометра. Температуру, при кото-
рой капля ртути падает на дно, считают температурой размяг-
чения. Расхождение между двумя определениями не должно
превышать 1°.
4.7.	ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ
Температурой кипения называют температуру, при которой
упругость паров вещества становится равной атмосферному дав-
лению, т. е. жидкость кипит при нормальном давлении 100 кПа
(760 ммрт. ст.). Химически чистое вещество имеет определенную
температуру кипения. Поэтому по температуре кипения судят
о качественном и количественном составе вещества. Температу-
ру кипения определяют микрометодом и методом перегонки, ког-
Рис. 19. Прибор для определения температуры кипения методом пе-
регонки
да за начальную температуру кипения принимают температуру,
при которой в приемник упала первая капля жидкости, за ко-
нечную— температуру, при которой в приемник перешло 95%
жидкости.
Работа 1. Определение температурных пределов перегон-
ки (ГОСТ 18995.7—73). Определение проводят в приборе (рис.
19),-состоящем из круглодонной колбы 1 емкостью 100 мл с от-
водной трубкой, отходящей от середины горла под углом 75° к
его нижней части, термометра 2, приемника 4, в качестве кото-
рого служит цилиндр емкостью 100 мл с делением в 1 мл, холо-
дильника 3.
Для измерения температуры рекомендуется применять уко-
роченный термометр с ценой деления 0,5°.
Техника определения. В колбу для перегонки с по-
мощью цилиндра наливают 100 мл исследуемой жидкости так,
чтобы жидкость не попадала на стенки колбы и особенно в от-
водную трубку. Во избежание перегревания жидкости и задерж-
73
ки кипения в перегонную колбу опускают несколько запаянных
с одного конца капилляров. В колбу вставляют термометр, ук-
репленный в пробке таким образом, чтобы ртутный шарик на-
ходился на уровне отводного отверстия трубки. Колбу укрепля-
ют на штативе, к отводной трубке присоединяют холодильник,
соединенный с чистым и сухим приемником. Подготовленный та-
ким образом прибор нагревают на бане, температура которой
должна быть примерно на 20° выше ожидаемой температуры ки-
пения вещества.
Прибор с исследуемым веществом нагревают постепенно и ве-
дут наблюдения за температурой и жидкостью. В момент начала
кипения температура жидкости быстро поднимается и останавли-
вается на некоторой определенной величине. Температуру, кото-
рую показывает термометр при падении в приемник первой кап-
ли жидкости, отмечают как начало кипения. Дальнейшее нагре-
вание ведут так, чтобы отгонялось 3—4 мл жидкости в 1 мин.
При перегонке необходимо все время наблюдать за показаниями
термометра. Для чистых веществ температура перегонки 95%
жидкости должна оставаться постоянной. Перегонку заканчива-
ют, когда в приемник перегонится 95 мл исследуемой жидкости,
и отмечают конечную температуру кипения.
Работа 2. Определение температуры кипения микромето-
дом. Техника определения. В прибор помещают (рис.
15) тонкостенную стеклянную трубочку диаметром 3 мм и дли-
ной ~80 мм, запаянную с одного конца, и прикрепляют ее ре-
зинкой к термометру. В трубочку наливают несколько капель
испытуемой жидкости и вставляют капилляр диаметром 1 мм,
открытый снизу и имеющий перетяжку. Назначение капилля-
ра— предохранить жидкость от перегревания, чему способст-
вует небольшое количество воздуха, находящегося в нижней
части капилляра.
Термометр с трубочкой помещают в прибор и нагревают.
Незадолго до температуры кипения из капилляра начинают вы-
деляться отдельные пузырьки воздуха, число которых быстро
увеличивается; когда жидкость нагреется до температуры кипе-
ния, появляется непрерывная цепочка маленьких пузырьков пара
анализируемого вещества. В этот момент определяют показание
термометра, которое соответствует температуре кипения жидко-
сти.
4.8.	ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
Температурой вспышки называют температуру, при которой
пары вещества, нагреваемого в определенных условиях, обра-
зуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при со-
прикосновении с пламенем. Если вещество нагревать выше тем-
пературы вспышки, то наступает момент, когда при поднесении
пламени оно загорается. Температура, при которой вещество за-
горается и горит не менее 5 с, называют температурой воспламе-
нения.
Температура вспышки и температура воспламенения харак-
теризуют степень огнеопасности вещества, содержание в нем
легко испаряющихся веществ. Для определения температуры
вспышки применяют приборы открытого и закрытого типов. Тем-
пература вспышки одного и того же вещества в аппаратах от-
крытого типа всегда несколько выше, чем в аппаратах закры-
того типа. Это объясняется тем, что в последних испарение ве-
щества происходит в сосуде и давление паров, необходимое для
создания воспламеняющейся смеси с воздухом от поднесения
пламени, достигается значительно раньше, чем в приборах от-
крытого типа, в которых образующиеся пары свободно диффун-
дируют в воздухе.
В ГОСТе обычно указан прибор, на котором следует опре-
делять температуру вспышки.
Температура воспламенения определяется только в прибо-
рах открытого типа, где доступ воздуха к поверхности достато-
чен, чтобы обеспечить горение.
Наиболее распространенным аппаратом открытого типа яв-
ляется прибор Бренкена, а закрытого — аппарат Мартенса —
Ленского.
Работа 1. Определение температуры вспышки и темпера-
туры воспламенения в аппаратах открытого типа (ГОСТ
13921—68). Прибор Бренкена (рис. 20) состоит из железного тиг-
ля 1 диаметром 63—65 мм, песчаной бапи 3, термометра 2 дли-
ной 300 мм, градуированного от 0 до 360°С с ценой деления 1°;
зажигательной трубки 4, к которой подводится газ. Прибор име-
ет шаблон для приливания определенного количества жидкости.
Техника определения. Тигель вымывают, сушат и ус-
танавливают в песочную баню так, чтобы между его дном и
дном бани оставался слой песка толщиной 5—8 мм, а верхний
уровень песка на 10 мм не доходил до верхнего края тигля. Тер-
мометр укрепляют в лапке штатива в строго вертикальном по-
ложении. В тигель заливают исследуемое вещество, охлажден-
ное до комнатной температуры. Прибор окружают кожухом и
помещают в такое место, где нет заметного движения воздуха
и свет несколько затемнен, чтобы вспышка была хорошо видна.
Баню медленно подогревают. Когда температура бани будет на
10° ниже ожидаемой температуры вспышки, пламенем зажига-
тельной трубки через каждые 2° обводят по краям тигля, де-
лая два оборота по ходу и против часовой стрелки.
Длина пламени для зажигания должна быть 3—4 мм, а дли-
тельность каждого испытания не более 2—3 с. За момент вспыш-
ки принимают появление над веществом голубоватого, быстро
исчезающего пламени, сопровождающегося легким хлопком
75
(взрывом). Температура, соответствующая этому моменту, яв-
ляется температурой вспышки.
Далее можно определять температуру воспламенения про-
дукта. Для этого продукт продолжают нагревать и через каж-
дые 2° пламенем зажига-
тельной трубки проводят над
поверхностью тигля. Замеча-
ют температуру, при которой
продукт воспламеняется и
Рис. 20. Прибор Брен-
кена
Рис. 21. Аппарат Мартенса—Лен-
ского
горит не менее 5 с,—это температура воспламенения про-
дукта.
Работа 2. Определение температуры вспышки в аппара-
тах закрытого типа. Прибор Мартенса — Пенского (рис- 21)
состоит из медного резервуара 1 с плоским дном, внутренним
диаметром 50 мм, высотой 55 мм, с кольцевой сеткой на внут-
ренней стороне стенки (до нее наливают испытуемый про-
дукт); крышки резервуара 2, имеющей тубус 8 (для термомет-
ра 5); мешалки 4 на гибкой пружинной ручке; зажигательной
лампочки 3, которая при повороте рукоятки 6 с механизмом 7
перемещается через отверстие в крышке в свободное от жидко-
сти пространство резервуара; чугунной воздушной бани 10,
76
окруженной металлической рубашкой 9, защищающей ее от
потери тепла.
Техника определения. Перед определением в тща-
тельно промытый и высушенный резервуар заливают исследуе-
мый продукт до кольцевой метки, помещают в гнездо чугунной
воздушной бани, закрывают его чистой, сухой крышкой и
вставляют термометр. После этого прибор медленно нагрева-
ют. Продукт изредка перемешивают вращением мешалки. При
температуре на 10° ниже ожидаемой температуры вспышки
через каждые 2° поворачивают . рукоятку 6 и зажигательная
лампочка наклоняется в заполненное паром пространство ре-
зервуара. Во время испытания перемешивание прекращают.
Моментом вспышки считают появление синего пламени над
всей поверхностью продукта. После получения первой вспышки
испытание продолжают, повторяя зажигание в тех же услови-
ях через 2°. Если при этом вспышки не произойдет, то испы-
тание повторяют заново.
За температуру вспышки принимают показания термометра
в момент первого появления синего пламени над поверхностью
исследуемого вещества при двух параллельных определениях.
В том случае, если испытанию подвергают неизвестный про-
дукт, делают предварительное определение температуры вспыш-
ки, после чего проводят повторное определение, как описано
выше.
ГЛАВА 5
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГИ
Содержание влаги часто определяют в техническом анализе
сырья, вспомогательных материалов, готовой продукции. Такое
определение необходимо для правильного расчета содержания
основного компонента анализируемого продукта.
Выбор метода определения зависит от свойств анализируе-
мого вещества. В веществах, стойких к повышенной темпера-
туре, влагу определяют высушиванием до постоянной массы.
А1етод Фишера позволяет быстро и точно определять любые
количества воды в различных органических и неорганических
соединениях. Метод Дина и Старка позволяет определять
влагу в смолах и пресс-порошках, а также во многих органиче-
ских соединениях. Он выполняется быстрее, чём метод высуши-
вания. Этим методом пользуются при анализе веществ, содер-
жащих более 10% воды.
5.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ВЫСУШИВАНИЕМ
Этим методом обычно определяют кристаллизационную и
гигроскопическую влагу. Метод прост, его недостаток — боль-
шая продолжительность высушивания.
Техника определения. В предварительно взвешен-
ный чистый и сухой бюкс помещают вещество массой ~5—
10 г, закрывают крышкой и взвешивают на аналитических
весах. Навеску определяют по разности между массой бюкса с
навеской и массой пустого бюкса. Затем помещают бюкс в
сушильный шкаф с приоткрытой крышкой и доводят содержи-
мое до постоянной массы. Если два последовательных взвеши-
вания после высушивания в течение 30 мин дают разницу, не
превышающую 0,0005 г, то масса вещества считается посто-
янной.
Вынимают бюкс из сушильного шкафа и помещают в экси-
катор на 30 мин, чтобы он принял температуру комнаты, за-
тем снова взвешивают. Условия высушивания каждого вещест-
ва описаны в стандартах.
Массовую долю воды со (в %) вычисляют по формуле
т~т\ ,
о> =-----------------------i- i00% (
т
где т—масса навески вещества; гп\ — масса вещества после
сушки.
5.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ УСКОРЕННЫМ МЕТОДОМ
ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИНФРАКРАСНЫМИ ЛУЧАМИ
Высушивание твердого вещества инфракрасным излучением
основано на том, что при соприкосновении с нагревательным
предметом оно переходит в тепловую энергию. Этот метод тре-
бует времени в 20—40 раз меньше, чем высушивание в сушиль-
Рнс. 22. Установка с лам-
пой инфракрасного излуче-
нии
ном шкафу. Длительность сушки за-
висит от свойств анализируемого ве-
щества и определяется для каждого
вещества эмпирически. Так же уста-
навливают навески и расстояние лам-
пы от вещества. При работе следует
пользоваться темными защитными оч-
ками. Для определения используют
установку (рис. 22), которая состоит
из инфракрасного излучателя 2 мощ-
ностью 500 Вт, укрепленного на шта-
тиве 3. Снаружи излучатель окружен
алюминиевой загородкой. Наблюдение
ведут при открытой задвижке 4. Из-
78
мельченное вещество массой 5—10 г помещают в чашку Петри
или в фарфоровую чашку, которую располагают на экране 1 из
белой жести в центре светового круга лампы на расстоянии 5—
10 см от лампы. Продолжительность сушки 3—10 мин. Затем
чашку охлаждают и взвешивают. Все операции повторяют до
достижения постоянной массы пробы.
Массовую долю воды со (в %) вычисляют по формуле
т — т.\ ,
=---------------------------- 100%,
т
где т — масса навески вещества; т\ — масса вещества после
сушки.
5.3.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ПО ФИШЕРУ
Этот метод определения свободной воды используют в тех
случаях, когда применение других методов затруднено или
невозможно. Процесс определения сводится к титрованию ра-
створа точной навески испытуемого вещества реактивом Фише-
ра, представляющего собой раствор двуоксида серы, иода и
пиридина в метаноле. Титрование основано на реакции’ окисле-
ния оксида серы (IV) иодом в присутствии воды:
SO2 + I2 + 2Н2О H2SO4 + 2HI
Эта реакция обратима и поэтому не может быть использована
для количественных определений. Чтобы связать выделившую-
ся иодистоводородную кислоту, а также понизить летучесть
оксида серы, реакцию проводят в присутствии пиридина как
очень слабого основания.
Реакция с водой протекает стехиометрически по уравнению
so2
SO2 + J2 + 3C5H5N+H2O-> 2C5HsN-HI +C5H5 N^J
о
so2
C5H5N I + CH3OH- [CsHsN-SO4CH3]'H +
о
Конец титрирования определяют визуально —по изменению
окраски раствора от желтой до красно-коричневой (появление
в растворе элементарного иода) или электрохимически — с по-
мощью потенциометрического титрования.
Приготовление реактива Фишера. В сухую колбу емкостью 1 л вносят
125 г иода и растворяют в 200 мл пиридина, затем приливают 300 мл ме-
танола. Далее колбу закрывают пробкой, осторожно взбалтывают, взвешива-
ют с точностью до 1 г и помещают в кристаллизатор с охлаждающей
смесью, состоящей из воды и льда. Колбу с охлажденным раствором соеди-
няют с прибором для получения SO2 и насыщают раствор оксидом серы
79
Рис. 23. Прибор для титрования
растворов реактивом Фишера
(IV) до получения привеса 65 г, что устанавливают периодическим взве-
шиванием склянки с раствором. Доводят раствор до 1 л метанолом, хорошо
перемешивают и оставляют на ночь. Реактив Фишера хранят в склянке из
темного стекла с притертой пробкой. Прн хранении раствора его титр по-
степенно уменьшается, поэтому необходимо перед употреблением проверять
титр раствора по ГОСТ 11736—78.
Техника определения. Для титрования применяют
прибор (рис. 23), который представляет собой закрытую систе-
му, состоящую из склянки 1, с
реактивом, бюретки 3, колбы для
титрования 5, хлоркальциевых
трубок 2, 4, защищающих сосуд
с реактивом и колбу для титрова-
ния от попадания влаги из атмо-
сферы. Колбы для титрования и
пипетки должны быть высушены
и храниться в эксикаторе. Можно
использовать прибор для микро-
определения воды типа ПМВ или
титриметрический анализатор
«Влага».
Навеску испытуемого вещест-
ва 5—10 г, взятую с точностью
до 0,0002 г, помещают в мерную
колбу емкостью 100 мл, добавля-
ют 30 мл абсолютного метилово-
го спирта, взбалтывают 1—2 мин
для извлечения воды, доводят ме-
танолом до 100 мл, плотно за-
крывают пробкой и перемеши-
вают.
Отбирают пипеткой 10 мл
раствора в колбу 5, которую сое-
диняют с бюреткой 3 и титруют
реактивом Фишера до появления
красно-коричневого окрашивания,
перемешивании, для чего удобно
применять электромагнитную мешалку. Параллельно титруют
10 мл метанола (контрольный опыт).
Массовую долю <о (в %) воды вычисляют по формуле
Титрование производят
(Vi- 72)Т100-!00
mlO
где У] — объем реактива Фишера, израсходованный на титро-
вание пробы; Уг — объем реактива Фишера, израсходованный
на титрование контрольного опыта; Т — титр реактива Фише-
ра; т — масса навески вещества.
80
5.4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ ПО МЕТОДУ ДИНА И СТАРКА
Метод основан на отгонке воды из смеси исследуемого про*
дукта с безводным растворителем. В качестве растворителя
применяют толуол или бензол. Используемый при этом прибор
(рис. 24) состоит из круглодонной колбы 1 емкостью 500 мл,
холодильника 3, приемника-ловушки 2,
представляющего собой градуированную
цилиндрическую пробирку емкостью 10 мл
с конической нижней частью.
Техника определения. В чистую и
сухую колбу прибора помещают 100 г испы-
туемого продукта, взвешенного с точностью
до 0,1 г и прибавляют 100 мл растворителя.
Затем в колбу опускают несколько стеклян-
ных капилляров с одним запаянным кон-
цом для предотвращения толчков при на-
гревании.
Колбу и холодильник укрепляют в шта-
тиве, в рубашку холодильника пускают во-
ду и ведут подогрев колбы так, чтобы ско-
рость выделения жидкости из трубки хо-
лодильника составляла 2—4 капли в 1 с.
Конденсирующиеся в холодильнике па-
ры стекают в пробирку, вода собирается в
ее нижней части. Перегонку продолжают до
тех пор, пока уровень воды в пробирке не
перестанет повышаться. Если при этом раст-
воритель остается мутным (диспергирован-
ные капельки воды), то колбу выдержива-
ют 30 мин на водяной бане при температу-
ре 60—70°С. После этого прозрачный раст-
Рис. 24. Прибор
для определения
содержания воды
по Дину и Стар-
воритель охлаждают и определяют содер-	КУ
жание воды.
Массовую долю воды ш (в %) вычисляют по формуле
<> = — юо,
т
где V — объем воды в приемнике-ловушке; т — масса навески
продукта.
ГЛАВА 6
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ
6.1.	РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Рефрактометрический анализ основан на измерении показа-
теля преломления испытуемого вещества. Показатель прелом-
ления— важная физико-химическая константа вещества при
данной температуре и длине волны, характеризующая его под-
линность и чистоту.
Как известно, луч света, проходя из одной прозрачной
среды в другую наклонно к поверхности раздела фаз, меняет
свое первоначальное направление, т. е. преломляется (рис. 25).
Преломление света (рефракция) обусловлено различной ско-
ростью распространения света в разных средах.
Отношение синуса угла падения а к синусу угла преломле-
ния р равно отношению скорости распространения света в
среде I (I7!) к скорости распространения света в среде
II (Уг) и является величиной, постоянной для данных двух
сред:
sin а	7]
	=	— п,
sin £----У2
где п — показатель проломления среды II по отношению к
среде I; принято приводить значения по отношению к воздуху
(среда I).
Значение показателя преломления определяется природой
вещества, его температурой, длиной волны света и концентра-
цией раствора. С повышением температуры вещества показа-
тель преломления уменьшается (уменьшается плотность).
Обычно показатель преломления определяют при 20°С, если
температура изменяется, то вносят поправку:
Щ= «20 + (20 — 0 0,0002,
где t — температура, при которой производилось измерение.
Рефрактометрический метод количественного анализа осно-
ван на зависимости показателя преломления от концентрации
гаствора. По графику этой зависимости вычисляют концентра-
раствора. Измерение показателя преломления — простая
 егк'.ция при минимальной затрате времени, поэтому рефрак-
омсгрический анализ относят к скоростным методам техниче-
)'<> анализа. Преимущества метода обеспечили ему широкое
нченение как в химических исследованиях, так и при пофаз-
контроле технологических процессов (анализ форполиме-
82
ра в производстве блочного полистирола; определение метило-
вого спирта в формалине и Др.).
Определение показателя преломления производят с по-
мощью рефрактометров различных систем. Наибольшее рас-
пространение получили рефрактометры типа Аббе. Различные
марки таких приборов выпускает
отечественная промышленность: РЛ
(рефрактометр лабораторный),
РЛУ (лабораторный универсаль-
ный); И РФ-22 и др. Основные дета-
ли каждого рефрактометра — две
призмы, между которыми помеща-
Рис. 26. Рефрактометр
РЛУ
Рис. 25. Изменение направле-
ния светового луча
ются слой исследуемой жидкости, окуляр и шкала с делениями
для отсчета. Пучок света проходит через первую призму и, пре-
ломившись в слое исследуемой жидкости, претерпевает полное
внутреннее отражение от поверхности второй призмы. Линия,
ограничивающая область полного внутреннего отражения, пред-
ставляет собой границу света и тени и наблюдается через окуляр
рефрактометра. Отсчет производят с точностью до четвертого зна-
ка после запятой.
Рефрактометр РЛУ (рис. 26) при достаточной освещенности
позволяет использовать искусственный свет. Подвижно за-
крепленное зеркало 13 располагают таким образом, чтобы от-
раженный им свет падал в окно осветительной призмы. Тер-
мостатирование рефрактометра достигается пропусканием воды
необходимой температуры через полые камеры 8 и 12 приз-
менного блока 11, закрепленного на станине 1. Вода поступает
в камеры и выводится из них при помощи резиновых трубок,
надеваемых на штуцера 10. Контроль температуры осуществля-
ется с помощью термометра, вставленного в штуцер 9. Про-
пускание воды через прибор начинают за 15 мин до начала
работы.
83
Техника работы. Перед работой на рефрактометре
РЛУ проводят юстировку прибора, для чего открывают затвор
и разъединяют камеры призменного блока. Устанавливают
грань измерительной призмы горизонтально и наносят на нее
несколько капель дистиллированной воды, после чего приз-
менный блок закрывают. Визирную трубу 4 и окуляр зритель-
ной трубы 6 устанавливают так, чтобы в поле зрения резко
были видны деления шкалы и пе-
рекрестья. Вращением маховика 3
алидады 2 достигают совпадения
визирной линии с делением шкалы
1,333 (показатель преломления во-
ды при 20°С). Маховик 7 компенса-
тора дисперсии поворачивают так,
чтобы граница светлой и темной по-
ловин поля была четкой и не имела
радужной окраски. Если эта грани-
Рис. 27. Поле наблюдения ре- Йа точио совпадает с линией полно-
фрактометра ИРФ-22 го внутреннего отражения, обозна-
ченной на световом поле крестиком,
то прибор установлен правильно. Если совмещения нет, то его
достигают вращением при помощи торцового ключа винта в от-
верстии корпуса зрительной трубы.
После проверки прибора раскрывают призменный блок и
тщательно вытирают грани призм фильтровальной бумагой и
тканью, не оставляющей на рабочей поверхности призм ворси-
нок. На поверхность измерительной призмы наносят несколько
капель исследуемой жидкости и плотно закрывают призмен-
ный блок. Вращением маховика 3 изменяют положение приз-
менного блока до тех пор, пока граница света и тени не вой-
дет в поле зрения. При помощи компенсатора дисперсии 7
устраняют радужную окраску границы и совмещают гранич-
ную линию с крестиком.
По положению визирной линии на шкале 5 производят от-
счет показателя преломления. После каждого определения
плоскости соприкосновения призмы промывают дистиллирован-
ной водой, спиртом и вытирают и хранят в определенном
месте.
Рефрактометр ИРФ-22 имеет некоторые конструктивные
особенности, что делает прибор более удобным в обращении.
Специальная оптическая система позволяет видеть в зритель-
ную трубу как шкалу показателей преломления и визирную
линию, так и поле, где располагается крестик, с центром ко-
торого совмещается граничная линия света и темноты в про-
цессе измерений (рис. 27). Значения показателя преломления
рефрактометров ИРФ-22 и РЛУ находятся в пределах 1,300—
1,700.
84
6.2.	СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Спектральный анализ основан на изучении света, который
излучается или поглощается анализируемым веществом, и на
измерении ослабленного светового потока, происходящего
вследствие избирательного поглощения света анализируемым
веществом. Вещества, поглощающие лучи с длинами волн от
400 до 760 нм * (видимый свет), окрашены. Для анализа также
используют поглощение излучения в ультрафиолетовом (200—
400 нм) и инфракрасном (0,8—25 нм) участках спектра. Ха-
рактер и величина поглощения или отражения света зависят
от природы вещества и его концентрации в растворе.
Колориметрию — анализ по светопоглощению — подразделя-
ют на фотометрию и спектрофотометрию. Фотометрия основа-
на на измерении поглощения видимого света, спектрофотомет-
рия— на применении монохроматического излучения (света
одной определенной волны) как в видимом, так и в ультрафио-
летовом и инфракрасном участках спектра. Колориметриче-
ский метод применяют в основном для определения малых ко-
личеств вещества, часто находящегося в смеси с другими ве-
ществами.
Интенсивность светового потока I, проходящего через неко-
торый слой раствора, зависит от толщины слоя, степени окрас-
ки и концентрации раствора по закону Бугера—Ламберта—
Бера (основной закон колориметрии):
ecZ = 1g ~ >
где /0 и / — соответственно начальная интенсивность светового
потока и интенсивность после прохождения через раствор;
с — концентрация раствора; е — постоянная; I — толщина слоя
раствора.
Если концентрация выражена в молях на литр, а толщина
слоя в сантиметрах, то постоянную е называют молярным
коэффициентом погашения. Эта константа зависит от длины
волны падающего света, природы растворенного вещества, тем-
пературы раствора. В практике колориметрии величину
lg(/o/7) называют оптической плотностью D.
Отношение интенсивности светового потока I, прошедшего
через раствор, к начальной интенсивности светового потока
/0 называют пропусканием:
К «-^-=10—cl.
'о
Величину К, отнесенную к толщине слоя в 1 см, называют
коэффициентом пропускания.
• Нанометр (нм) —единица длины волны света: 1 нм=10-’ м.
85
При колориметрическом анализе интенсивность окраски
испытуемого раствора определяют сравнением с окраской раст-
воров, содержащих то же соединение в известной концентра-
ции (стандартные растворы). Методы, применяемые для изме-
рения интенсивности световых потоков, прошедших через испы-
туемый и стандартный растворы, можно разделить на визуаль-
ные и фотоэлектрические. В визуальных методах колориметри-
ческого анализа сравнение окрасок или интенсивностей свето-
вых потоков производится непосредствен-
но на глаз, это метод стандартных се-
рий, метод колориметрического титрова-
Рис. 28. Прибор для колоримет-
рического титрования
Рис. 29. График зависимо-
сти оптической плотности
раствора от концентрации
сравнении прозрачности определенного слоя анализируемого
раствора с прозрачностью стандартных растворов известной
концентрации, причем концентрации двух визуально сравнива-
емых растворов принято считать равными, если интенсивность
их окраски визуально одинаковая. Метод стандартных серий да-
ет возможность определить концентрацию с точностью только в
пределах двух соседних стандартных растворов.
Метод колориметрического титрования основан на получе-
нии одинаковой окраски исследуемого раствора и воды, к ко-
торой постепенно добавляют стандартный раствор. Титрование
ведут из бюретки (рис. 28).
Концентрацию определяемого вещества сх рассчитывают
по формуле
где Vi — объем стандартного раствора, пошедший на титрова-
86
ние; V2 — объем исследуемого раствора; Т — титр стандартного
раствора.
Метод уравнивания заключается в выравнивании интенсив-
ности света, проходящего через анализируемый и стандартный
растворы, изменением толщины слоя одного из них. В резуль-
тате для анализируемого и стандартного раствора будут дей-
ствительны следующие уравнения:
Разделив первое уравнение на второе, получим
I2
сх = — С2.
<1
Таким образом, концентрацию анализируемого раствора
можно определить по трем известным величинам: концентра-
ции стандартного раствора и толщине слоев стандартного и
анализируемого растворов. При определении методом уравни-
вания строят график зависимости оптической плотности от
концентрации, откладывая на оси абсцисс концентрацию, а на
оси ординат — оптическую плотность (рис. 29). Наклон прямой
зависит от значения молярного коэффициента погашения.
В настоящее время визуальные методы применяются все
реже. На смену им пришли фотоэлектрические методы измере-
ния интенсивностей световых потоков с применением фотОэлек-
троколориметров, в которых сравнение окрасок производится
с помощью фотоэлемента. Значение возникающего в фотоэле-
менте тока зависит от силы падающего на него светового по-
тока.
Приборы, применяемые в колориметрии, называют фото-
метрами. Их работа основана на методе уравнивания и сво-
дится к сравниванию интенсивностей световых потоков, про-
шедших через растворы. Эти приборы позволяют при измере-
ниях обходиться без непосредственного сравнения окрасок ис-
следуемого и стандартного растворов. Фотометры, в свою
очередь, подразделяют на визуальные и фотоэлектрические
(фотоэлектроколориметры). Фотоэлектроколориметры, снаб-
женные устройством для измерения поглощения в монохрома-
тическом свете, называют спектрофотометрами.
Фотоэлектрический колориметр ФЭК-М применяют для ко-
лориметрических определений, при измерении оптической плот-
ности и коэффициентов пропускания окрашенных растворов.
Его работа основана на оптической компенсации двух световых
потоков при помощи диафрагмы. В качестве нуль-прибора ис-
пользуется гальванометр.
Оптическая схема. Свет от лампы накаливания 2
(рис. 30) проходит через линзы конденсаторов 1 и 3 и с по-
В7
мощью зеркал 22 и 4 разделяется на два параллельных пучка.
Эти световые пучки проходят через светофильтры 21 и 5, лин-
зы 20 и 6 в кюветы 19 и 7. Затем с помощью линз 18 и 10 и
призм 17 и И они направляются на светочувствительные
верхности селеновых фотоэлементов 14 и 12.
пучка света поставлены круговые
Рис. 30. Оптическая схема фотоэлект-
рического колориметра ФЭК-М
ПО-
. На пути одного
нейтрально-серые клинья 16
и 15 (разной плотности), а
па пути другого находится
ножевая диафрагма 8, вели-
чину которой устанавлива-
ют по шкале отсчетного ба-
рабана 9. Если световые
энергии пучков, падающих
на фотоэлементы, одинако-
вы, то стрелка гальваномет-
ра 13 стоит на нуле, по-
скольку ЭДС возникающих
фототоков компенсируется.
При нарушении оптического
равновесия стрелка гальва-
нометра отклоняется в ту
или другую сторону.
Устройство прибо-
ра. В задней части корпуса
1 (рис. 31) расположен ос-
ветитель, позволяющий ре-
гулировать положение лам-
пы 4 при помощи нескольких винтов. Под крышкой 2 находит-
ся узел светофильтров, расположенных на двух вращающихся
секторах 3. Светофильтры меняют вращением маховичка 11. От-
деление для кювет, представляющее собой два углубления, ку-
да помещаются кюветодержатели 7 (6 — рукоятка шторки), за-
крывается крышкой 5. На передней наклонной панели имеется
окно 10 с линзой для наблюдения за положением стрелки галь-
ванометра. Маховички 12 и 13 предназначены для изменения по-
ложения нейтрально-серых клиньев соответственно грубой и тон-
кой настройки. Ширину щелевой диафрагмы изменяют вращени-
ем барабанов 9, по шкалам 8 которых проводят отсчеты в едини-
цах оптической плотности (красная шкала) или в процентах про-
пускания (черная шкала).
Переключатель 14 в положении «0» размыкает цепь гальва-
нометра, в положении «1» включает цепь на малую чувствитель-
ность, в положении «2» — на максимальную чувствительность.
За исключением момента измерений, переключатель 14 должен
находиться в положении «0».
Порядок работы на приборе. Стабилизатор, пи-
тающий лампы, должен быть включен за 5—10 мин до начала
88
измерений. Это обеспечивает устойчивый световой поток. Поль-
зуясь маховичком 11, устанавливают необходимый светофильтр
и проводят измерения одним из описанных ниже способов.
Для значительных (^0,5) оптических плотностей на пути пра-
вого пучка света устанавливают кювету с окрашенным иссле-
дуемым раствором, а на пути левого — с растворителем. На
левой шкале 8 оптических плотностей устанавливают положе-
ние «0» и включают гальванометр сначала на малую чувстви-
Рис. 31. Внешний вид фотоэлектрического колориметра
ФЭК-М
тельность «7», а затем на большую «2». Стрелку гальваномет-
ра ставят на «0». Отключив гальванометр (переключатель 14
на нуле), заменяют кювету с исследуемым раствором кюветой
с водой. Включив гальванометр в положение «/», а затем в
положение «2», вновь устанавливают стрелку на нуль, но уже
с помощью диафрагмы, вращением барабана 9. Отсчет делают
по левой шкале.
Для измерения малых (<0,5) оптических плотностей по-
следовательность операций меняется. Вначале на пути лучей
устанавливают кюветы с водой и правую шкалу вращением
барабана 9 приводят к отметке «0». После включения гальва-
нометра его стрелку возвращают на нулевое деление с по-
мощью маховичков 13 и 12 серых клиньев. Отключив гальва-
нометр, на пути правого луча ставят кювету с исследуемым
раствором, а стрелку после включения гальванометра возвра-
щают в положение «0» вращением барабана 9.
Отсчет в этом случае делают по правой шкале. Устройство
фотоэлектроколориметра ФМ-58, фотоэлектрического колори-
метра— нефелометра ФЭКН-57, ФЭК-56-2 и других приборов
также соответствует описанной схеме оптической компенсации.
Нефелометр ФЭКН-57 применяют для определения концентра-
ции мутных окрашенных растворов. Назначение этого прибора,
89
оптическая схема и принцип измерений такие же, как и фото-
электрического колориметра ФЭК-М. Однако этот прибор име-
ет ряд усовершенствований: большее количество светофильтр-
ров, более высокая чувствительность, обусловленная тем, что
фотоэлементы включены через усилители. Фотоэлектрический
колориметр-нефелометр ФЭК-56-2 является универсальным
прибором и предназначается для определения концентрации
окрашенных растворов, взвесей, эмульсий и коллоидных раст-
воров. В качестве источников света в приборе применяют лам-
пы накаливания СЦ-98 и ртутно-кварцевая лампа СВД-210А.
С двумя лампами возможна работа в ультрафиолетовой об-
ласти спектра в диапазоне длин волн от 315 до 630 нм.
Спектрофотометры позволяют разлагать белый цвет в не-
прерывный спектр, выделяя из него узкий интервал длин волн,
в пределах которого световой пучок можно считать монохрома-
тическим, пропускать изолированный пучок света через анали-
зируемый раствор и измерять его интенсивность с высокой
точностью. Поглощение света окрашенным веществом измеря-
ют, сравнивая его с поглощением эталона, оптическая плот-
ность которого принимается равной нулю (светопропускание
100%). Обычно в качестве эталона применяют чистый раство-
ритель, выбранный для растворения анализируемого вещества,
или воздух.
На пути луча света определенной длины волны, выходяще-
го из монохроматора, устанавливают кювету с растворителем.
Прошедший через нее луч падает на фотоэлемент и возбужда-
ет в нем ток, пропорциональный интенсивности света. Этот
фототок компенсируется на входе усилителя противоположным
по направлению напряжением, которое уравнивают по милли-
амперметру, стоящему на выходе усилителя, изменением ши-
рины щели.
В световой луч вводят кювету с анализируемым раствором,
поглощающим излучение данной длины волны, вследствие чего
уменьшается фототок. Вращением отсчетного потенциометра
уменьшают компенсирующее напряжение до тех пор, пока
стрелка миллиамперметра не встанет снова на нуль. Шкала
отсчетного потенциометра градуирована в единицах оптической
плотности и в процентах светопропускания. Как правило, выби-
рают длину волны, соответствующую максимуму полосы по-
глощения, благодаря чему достигаются наибольшая чувстви-
тельность и точность определения.
Кварцевый спектрофотометр СФ-4 (или СФ-4А) позволяет
снимать спектры поглощения раствора в диапазоне длин волн
220—1100 нм. Прибор состоит из: монохроматора с кварцевой
призмой, поворотом которой на выходную цель направляется
свет желаемой длины волны; усилителя с отсчетным устройст-
вом, который измеряет интенсивность монохроматического из-
90
лучения, прошедшего через кюветы (фототок); стабилизатор
напряжения, обеспечивающего стабильность ультрафиолетового
светового потока, излучаемого водородной лампой.
Оптическая схема прибора изображена на рис. 32.
Свет от источника 1 (лампа накаливания или разрядная во-
дородная лампа) направляется зеркальным конденсатором 2 и
плоским зеркалом 3 на входную часть щели. Щель 5 распо-
ложена в фокусе заркального объектива 6 и защищена квар-
Рис. 32. Оптическая схема спектрофотометра СФ-4
цевой пластиной 4. Прошедший через щель свет попадает на
зеркальный объектив 6 и направляется на кварцевую призму
7. Призма разлагает пучок белого света в спектр и направляет
его обратно на объектив 6, поскольку одна из граней призмы
посеребрена. Объектив собирает лучи, для которых призма на-
ходится в минимуме отклонения, на выходной щели 5 монохро-
матора. При вращении зеркала 6 на выходную щель направ-
ляются лучи различных длин волн. Монохроматический пучок
света проходит кварцевую линзу 8, сменный фильтр 9, частич-
но поглощающий рассеянное излучение, и попадает в кювету
10. Прошедший через кювету свет при открытой шторке 12
через защитную кварцевую пластину 11 попадает на катод
сменного фотоэлемента 13.
Порядок работы на приборе. Устанавливают в
держателе 5 (рис. 33) нужную лампу и включают ее за 20—
30 мин до начала определения, для того чтобы установился
режим работы лампы. В это время подготавливают кюветы с
исследуемым веществом и эталоном, помещают их в кюветную
камеру 6 и закрывают крышкой кюветной камеры. Когда ре-
жим работы лампы установлен, ставят переключатель 14 в
положение «Включено» и рукоятку 12 потенциометра чувстви-
тельности переводят в среднее положение. Затем на шкале 1
вращением рукоятки шкалы 15 по часовой стрелке устанавли-
вают нужную длину волны. При помощи рукоятки 4 раскры-
вают щель до нужной ширины. Устанавливают рукояткой 9
сурьмяно-цезиевый фотоэлемент 8 (для длин волн в диапазоне
220—600 нм) или кнслородно-цезиевый фотоэлемент (для длин
91
волн в области 600—1100 нм) в рабочее положение. При этом,
если рукоятка 9 полностью введена в корпус, работает сурьмя-
но-цезиевый элемент, а если она полностью вытянута на себя,
работает кислородно-цезиевый элемент. Затем рукояткой 11
вводят в пучок света светофильтр, рекомендуемый для данной
области спектра в описании прибора. Вращением рукоятки 7
против часовой стрелки закрывают шторку (положение «За-
Рис. 33. Спектрофотометр СФ-4
крыто»). При этом свет на фотоэлемент не падает. Вращением
рукоятки 13 потенциометра темнового тона приводят стрелку
миллиамперметра 3 в нулевое положение. При помощи руко-
ятки 10 ставят на пути луча кювету с эталоном и, вращая
рукоятку 2, устанавливают «0» на шкале оптической плотности
(пропускание света 100%). Ставят шторку-переключатель 7 в
положение «Открыто». При этом стрелка миллиамперметра
отклонится от нулевого положения, ее приводят на нуль изме-
нением ширины щели, вращая рукоятку 4 в ту сторону, куда
ушла стрелка, и более точно — рукояткой потенциометра чув-
ствительности 12. При этом компенсируется фототок, вызван-
ный светом, прошедшим через эталон. Затем устанавливают на
пути луча исследуемый образец, передвинув кювету с кювето-
держателем. Ставят переключатель 14 в положение «Х1» и
вращением рукоятки 2 отсчетного потенциометра снова приво-
дят стрелку миллиамперметра в нулевое положение (здесь
компенсируется фототок, вызванный светом, прошедшим через
образец). Шкала отсчетного потенциометра 3 градуирована
на отношение интенсивности света, прошедшего через эталон и
образец. Нижняя шкала показывает значения пропускания
(в %), верхняя шкала — значения оптической плотности. Для
образцов с пропусканием меньше 10% переключатель 14 ста-
92
вят в положение «ХО, 1», при этом показания шкалы пропуска-
ния умножают на 0,1, а к показанию оптической плотности
прибавляют единицу. Ставят шторку (переключатель 7) в по-
ложение «Закрыто». Измерение считается правильным, если
стрелка миллиамперметра при этом возвращается в нулевое
положение. Если в положении «Закрыто» стрелка длительное
время стоит на нуле, то переключение шторки после каждого
измерения необязательно. После окончания измерений необхо-
димо рукоятку 14 поставить в положение «Выключено», за-
крыть шторку-переключатель, вынуть и вымыть кюветы.
6.3.	ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Принцип хроматографического анализа состоит в разделе-
нии смесей веществ на их компоненты за счет различия в их
физических или химических свойствах, влияющих на распреде-
ление веществ между двумя фазами. Распределение происхо-
дит в процессе перемещения подвижной фазы относительно
неподвижной. Метод хроматографии был открыт русским уче-
ным М. С. Цветом в 1903 г. Однако хроматографические ме-
тоды анализа получили широкое распространение лишь в по-
следние годы.
Для хроматографического разделения смесей используют
различные механизмы сорбции. В настоящее время наиболь-
шее распространение получили такие виды хроматографии, как
адсорбционная (молекулярная), ионообменная, осадочная и
распределительная.
Хроматографический метод анализа поддается автоматиза-
ции, отличается небольшой длительностью определений и
вследствие этого находит широкое применение как в лабора-
торной практике, так и в промышленности для контроля тех-
нологических процессов.
Адсорбционная хроматография
Адсорбционная хроматография позволяет анализировать
смеси, содержащие большое количество компонентов, разделять
компоненты, близкие по свойствам, и обнаруживать примеси,
содержащиеся в самых незначительных количествах. Этот ме-
тод наиболее широко применяется при анализе газов (газовая
хроматография), парообразных и летучих веществ.
Метод адсорбционной хроматографии заключается в разде-
лении компонентов исследуемой смеси за счет распределения
их между неподвижной жидкой фазой, нанесенной на твердый
носитель, и подвижной — газом-носителем. Через хроматогра-
фическую колонку, заполненную жидким сорбентом, пропуска-
ют инертный газ (носитель), в поток которого введена анализи-
93
руемая проба. Отдельные компоненты пробы вследствие раз-
личия в степени удержания их жидким сорбентом передвига-
ются вдоль колонки с различными скоростями. Несорбирующи-
еся компоненты выходят из колонки первыми.
Наблюдение за выходом из колонки отдельных компонен-
тов смеси осуществляется с помощью прибора, называемого
детектором, который по изменению какого-либо свойства газо-
носителя (например, теплопроводности или электрической про-
водимости ионизированных газов) фиксирует наличие в нем
того или иного вещества. Детектирующее устройство, работаю-
щее по принципу ионизации органических молекул в водород-
ном пламени, принято называть пламенно-ионизационным детек-
тором.
В химии полимеров метод газовой хроматографии широко
применяют для анализа мономеров, растворителей, пластифика-
торов и определения остаточного мономера в полимере. Метод
газовой хроматографии позволяет определить оптимальные
условия проведения реакции (температуру, давление, концент-
рацию катализатора), изучить кинетическую зависимость про-
цесса.
Полимерные материалы невозможно непосредственно анали-
зировать в газовой фазе, поэтому их подвергают разложению
при высоких температурах (пиролизу) и затем хроматографи-
руют газообразные продукты деструкции. Этот метод называ-
ют пиролитической газовой хроматографией. Для разделения
продуктов пиролиза используют стандартные хроматографы со
специальной приставкой. В пиролитической приставке образец
быстро нагревают в постоянном потоке газа-носителя, который
уносит летучие продукты деструкции из нагретой зоны в хро-
матографическую колонку.
Отечественная промышленность выпускает различные марки
лабораторных и промышленных хроматографов (ХЛ-4, ХЛ-6,
«Цвет», «Луч» и др.). Все они представляют собой сложные
автоматические установки, имеют примерно одинаковый прин-
цип действия, но отличаются некоторыми конструктивными
решениями. Основными узлами газового хроматографа во всех
случаях являются хроматографическая колонка и детектор.
На хроматографической колонке осуществляется разделение
анализируемой смеси на составные компоненты, а детектор
количественно регистрирует концентрацию разделенных соеди-
нений. Показание детектора фиксируется с помощью автомати-
ческого самописца в виде хроматографических кривых, по
которым определяют наличие и концентрацию отдельных ком-
понентов в анализируемой пробе. Содержание отдельных ком-
понентов рассчитывают по хроматограмме различными метода-
ми, из которых наиболее простым является замер площади
пиков. Содержание отдельного компонента (площадь отдельно-
94
го пика) рассчитывают в процентах по отношению к сумме их
площадей, принятых за 100%.
Хроматограф (рис. 34) состоит из последовательно соеди-
ненных баллона с газом-носителем (гелием) 3, испарительной
камеры ввода пробы 4, хроматографической колонки 5, уста-
Рис. 34. Принципиальная схема хроматографа:
/ — баллон с водородом; 2 — баллон со сжатым воздухом;
3 — баллон с газом-носнтелем (гелием); 4 — камера ввода
пробы; 5 — хроматографическая колонка; 6 — детектор пла-
меино-ионизацнонный; 7 — электронный усилитель; 8 — по-
тенциометр
новленной в термостате, пламенно-ионизационного детектора
6. Пламя создается при горении смеси водорода и воздуха, по-
даваемой из баллонов 1 и 2 к форсунке детектора в требуемом
соотношении. Водородно-воздушная смесь поджигается высо-
кочастотным электрическим разрядом.
Для успешного проведения анализа перед работой на при-
боре проверяют герметичность всех соединений, исправность
манометров в системе газораспределения и только после этого
включают прибор согласно прилагаемой инструкции и в при-
сутствии преподавателя.
Ионообменная хроматография
При ионообменной хроматографии происходит многократ-
ный обмен ионами между раствором и адсорбентом (ионитом).
Иониты — твердые синтетические смолы, нерастворимые в воде
и органических растворителях, способные к обмену ионов.
Химическая активность ионитов обусловлена функциональными
группами, способными вступать в химические реакции с други-
ми веществами. Иониты подразделяют на катиониты и анио-
ниты.
Катиониты — адсорбенты, содержащие сульфогруппы, кар-
боксильные, гидроксильные группы и др., способные к обмену
катионов. Аниониты — адсорбенты, содержащие амино-, имино-
и четвертичные аммониевые группы, способные к обмену ани-
онов.
95
Реакцию обмена катионами между раствором и катионитом
можно представить следующей схемой:
RAn~H+ + NaCl RAn~Na+ + НС1
Обмен анионов на анионите происходит аналогично:
RKt+OH- + NaCl RKt+Cl- + NaOH
где R— остаток, образующий вместе с ионогенной группой эле-
ментарную ячейку ионита; Ап~ и Kt+—неподвижные анион и
катион, связанные с твердым сорбентом.
Применяемые в техническом анализе синтетические высоко-
полимеры делят на четыре группы ионитов:
1)	сильнокислотные катиониты (КУ-1, КУ-2, МСФ-3, КФ-2,
КФ-4), содержащие сульфокислотные, фосфорнокислотные и
другие группы, способны к обмену ионов в кислой, нейтральной
и щелочной средах;
2)	слабокислотные катиониты (КБ-3, КБ-5, КФУ, СГ-1), со-
держащие карбоксильные и другие группы, способные к обмену
ионов при рН>7;
3)	сильноосновные аниониты (АВ-15, АВ-16, АВ-17), содер-
жащие четвертичные аммониевые или пиридиновые группы, спо-
собны к обмену ионов в кислой, нейтральной и щелочной средах;
4)	слабоосновные аниониты (АН-9, АН-10, ЭДЭ-10), содер-
жащие аминогруппы и пиридиновые основания, способны к об-
мену ионов при рН<7.
Перед использованием промышленные иониты подвергают об-
работке раствором кислоты или щелочи. При этом если катионит
содержит обменные ионы водорода, его называют Н-формой ка-
тионита, если же он содержит катионы натрия, кальция и др.—
солевой формой. Соответственно анионит, содержащий гидро-
ксид-ионы, называют ОН-формой анионита.
Особенностью ионитов является их способность к регенерации,
т. е. многократному восстановлению их ионообменной способно-
сти. Основные качества ионита определяются сорбционной емко-
стью физическими свойствами и химической стойкостью. Емкость
(активность) ионита условно характеризуется количеством раст-
воренного электролита, поглощенным единицей массы или объе-
ма адсорбента, и выражается в молях извлеченного вещества на
1 г ионита. Для определения ионообменной емкости сильнокис-
лотных и сильноосновных ионитов их применяют в Н+- и ОН_-
формах. Слабокислотные и слабоосновные иониты иногда под-
вергают испытанию в солевой форме. Определение обменной
емкости ионитов проводят в статических и динамических усло-
виях. Сущность метода определения полной статической обмен-
ной емкости (Пе) заключается в определении количества ионов,
поглощаемых из рабочего раствора единицей массы или объема
96
ионита, находящегося в контакте с постоянным объемом раство-
ра. Испытания проводят по ГОСТ 20255.1—84.
Метод определения динамической емкости (Дп) заключается
в определении количества ионов, поглощаемых из рабочего рас-
твора единицей объема, набухшего ионита при непрерывном про-
текании раствора через слой ионита. Испытания проводят по
ГОСТ 20255.2—84.
Определение физических свойств ионита и подготовка его к
анализу (ГОСТ 10896—78). К показателям физических свойств
ионитов относят величину насыпной массы, влагосодержание в
воздушно-сухом состоянии, стойкость к растворителям, набухае-
мость, теплостойкость и механическую прочность. Химическую
стойкость ионита определяют по отношению к тем рабочим сре-
дам, в которых должна происходить сорбция или регенерация.
Мерой стойкости служит степень потери массы ионита и емкости.
Количественный анализ производится в результате обменной ре-
акции на колонках, заполненных соответствующим адсорбентом,
и состоит из следующих этапов: подготовка колонки, фильтрация
анализируемого раствора через слой ионита, анализ фильтрата,
регенерация ионита. Прежде чем поместить ионит в хроматогра-
фическую колонку, его подвергают предварительной подготовке:
измельчают крупные и отсеивают мелкие фракции, отмывают от
посторонних примесей, определяют величину насыпной массы,
влажность, набухаемость.
Для определения физических свойств и подготовки ионитов
к анализу их растирают в ступке и отсеивают фракцию с вели-
чиной зерна 0,2—0,3 мм. Растирание и отсеивание смол реко-
мендуется проводить под тягой!
Работа 1. Определение насыпной массы (ГОСТ 10898.2—
74). Во взвешенный мерный цилиндр емкостью 200 мл насыпа-
ют ~ 100 см3 воздушно-сухого ионита и уплотняют его легким
постукиванием. Отмечают объем уплотненного ионита и взвеши-
вают содержимое цилиндра с точностью до 0,1 г. Насыпную мас-
су ионита Xi (в г/мл) определяют по формуле
т
где т — масса ионита в воздушно-сухом состоянии; V — объем
уплотненного ионита.
Работа 2. Определение влаги (ГОСТ 10898.1—84). Во
взвешенный бюкс берут навеску ионита Зге точностью до 0,1 г,
высушивают в сушильном шкафу при температуре 80—100°С до
постоянной массы и определяют влажность хч (в %) по формуле
— Z7li „„
х2 =------—100,
т
где т — масса ионита в воздушно-сухом состоянии; mi — масса
ионита после высушивания.
4 — 458
97
Работа 3. Определение набухаемости (ГОСТ 10898.4—84).
Во взвешенный с точностью до 0,1 г цилиндр емкостью 250 мл с
притертой пробкой насыпают 50—60 см3 ионита с известной
влажностью, определяют его массу в воздушно-сухом состоянии
по формуле
т = xjV,
где Xi — насыпная масса ионита; V — объем воздушно-сухого
ионита.
В цилиндр с ионитом наливают дистиллированную воду, не-
сколько раз встряхивают, доливают до метки и оставляют для
набухания на 24 ч. Измеряют объем набухшего ионита и вычис-
ляют набухаемость (х3) по формуле
_____
Хз /100 —х2 \ ’
т ( 100 J
где хи — объем набухшего ионита; т— масса ионита; х2— влаж-
ность.
Работа 4. Очистка ионита от примесей и подготовка его к
анализу (ГОСТ 10896—78). Порцию ионита 20—30 г с величиной
зерен 0,2—0,3 мм помещают в делительную воронку, заливают
3-кратным объемом воды, встряхивают и оставляют на 24 ч.
В процессе набухания возможно растрескивание зерен смолы и
образование мелкой фракции, которую отмывают 5-кратным объ-
емом воды. После набухания катионит заливают 2 н. раствором
гидроксида натрия и оставляют на 48 ч. Раствор щелочи слива-
ют и промывают смолу дистиллированной водой до нейтральной
реакции промывной воды по фенолфталеину. Для перевода ка-
тионита в Н-форму, его заливают 4 н. раствором соляной кисло-
ты, выдерживают 48 ч и продолжают отмывать ионы железа
вначале 2 н., затем 0,2 н. раствором соляной кислоты до исчезно-
вения розовой окраски в промывном растворе с роданидом аммо-
ния.
Реакция на ион Fe3+: 5 мл промывного раствора поме-
щают в пробирку, прибавляют 1 мл 4 н. раствора роданида аммо-
ния. Отмытый от железа катионит продолжают отмывать водой
от иона хлора.
Реакция на ион хлора: 5 мл промывного раствора по-
мещают в пробирку, прибавляют 1—2 капли азотной кислоты,
разбавленной 1 :1, и 1 мл 0,25%-ного раствора нитрата серебра.
Отмытый катионит в Н-форме отфильтровывают на воронке
Бюхнера и подсушивают на воздухе до такого состояния, чтобы
его зерна отделялись одно от другого. Подготовленный таким об-
разом катионит хранят в банке с притертой пробкой.
При подготовке к анализу сильноосновного анионита набух-
шую смолу заливают 2 н. раствором соляной кислоты на 48 ч,
98
затем отмывают водой до удаления иона хлора (реакция на ион
хлора с нитратом серебра). Чтобы перевести анионит в ОН-фор-
му, его заливают 2 н. раствором гидроксида натрия также на
48 ч. Раствор щелочи сливают, промывают анионит водой до
нейтральной реакции по фенолфталеину. Отмытый от щелочи
сильноосновной анионит хранят под водой в банке с притертой
пробкой.
Слабоосновной анионит подготавливают по такой же методи-
ке, как и сильноосновной анионит, с той лишь разницей,- что
регенерацию ведут растворами карбоната натрия с постепенно
увеличивающейся концентрацией (от 5 до
10 %) до исчезновения в фильтрате иона С1~.
Затем отмывают дистиллированной водой до
нейтральной реакции по фенолфталеину. По-
лученный анионит в ОН-форме отфильтровы-
вают на воронке Бюхнера и подсушивают на
воздухе.
Работа 5. Проведение ионного обмена.
Подготовка колонки. Колонкой для
ионообменной хроматографии (рис. 35) может
служить бюретка емкостью 50 мл со стеклян-
ным краном, снабженная специальным устрой-
ством, которое автоматизирует вымывание
анализируемых веществ и в то же время не
позволяет жидкости опускаться ниже слоя
ионита, тем самым предохраняет от попадания
воздуха.
Укрепив колонку в штативе в вертикаль-
ном положении, закрывают кран 1, помещают
над ним дренаж из стекловаты 2 и наполня-
ют ее дистиллированной водой на 3/4 объема.
Затем смывают в колонку подготовленный
ионит и одновременно открывают кран. Чтобы
Рис. 35. Колонка
для ионообменной
хроматографии
между зернами ионита не остались пузырьки
воздуха, через колонку снизу вверх пропуска-
ют струю воды. Когда слой ионита 3 дости-
гает 18—20 см, кран закрывают и над слоем
ионита помещают тампон из стекловаты 4, препятствующий его
всплыванию. Над тампоном всегда должен быть слой жидкости
не менее 1 см.
Фильтрация анализируемого раствора. Перед началом опре-
деления проверяют реакцию воды, вытекающей из колонки. Если
она отличается от нейтральной, колонку необходимо еще раз
промыть водой. Затем через колонку пропускают анализируемый
раствор из капельной воронки 5, поддерживая скорость вытека-
ния жидкости из колонки 20—25 капель в 1 мин, и собирают вы-
текающую жидкость в коническую колбу 6. После этого с указан-
4*
99
ной скоростью промывают колонку водой до нейтральной
реакции, собирая промывную воду в туже колбу. Необходимо
следить за уровнем жидкости в колонке, не допуская попада-
ния воздуха в слой ионита.
В фильтрате химическими и физико-химическими методами
определяют содержание элементов, входящих в анализируе-
мую смесь.
Регенерация ионита. Через колонку с катионитом
пропускают 4%-ный раствор кислоты, через колонку с аниони-
том— 5%-ный раствор карбоната натрия или щелочи до тех
пор, пока концентрация отходящей кислоты или щелочи не ста-
нет равной исходной, после чего колонку промывают дистилли-
рованной водой до нейтральной реакции по метиловому оранже-
вому или фенолфталеину. Колонку данного ионита можно ис-
пользовать для 10—12 определений без регенерации.
6.4.	ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Потенциометрический метод анализа основан на измерении
величины потенциала электрода, погруженного в исследуемый
раствор, в зависимости от физических или физико-химических
процессов в этом растворе. Природа электрода, концентрация
и свойства раствора, в который опущен электрод, температура
и другие факторы влияют на величину потенциала. По измене-
нию разности потенциалов электродной пары, т. е. ее электро-
движущей силы (ЭДС), можно проследить ход химических
реакций и осуществлять контроль технологического режима
производства. Потенциометрический метод анализа широко при-
меняется для исследования полимерных соединений.
В лабораторной практике различают потенциометрическое
титрование — определение эквивалентной точки не по изменению
цвета индикатора, а по резкому изменению электродного потен-
циала и определение концентрации ионов в растворе.
Потенциометрическое титрование
Сущность метода потенциометрического титрованйя состоит
в том, что по мере постепенного прибавления раствора-титранта
к исследуемой жидкости конечная точка титрования (точка эк-
вивалентности) определяется по значительному изменению раз-
ности потенциалов между двумя электродами. Первый — индика-
торный электрод, потенциал которого изменяется с изменением
концентрации исследуемого вещества или реактива в растворе,
второй — электрод сравнения, потенциал которого при титрова-
нии остается постоянным. Изменение потенциала индикаторного
электрода в точке эквивалентности называют его скачком. Тит-
рант приливают порциями при постоянном перемешивании, в
100
начале титрования большими порциями, а вблизи точки эквива-
лентности— по 0,1—0,05 мл. После каждой порции измеряют
ЭДС цепи.
Электрод сравнения и исследуемый раствор соединяют с по-
помощью электролитического моста, обеспечивающего электро-
литическую проводимость между электродными растворами, но
препятствующего их взаимной диффузии. Электролитический
мост представляет собой изогнутую стеклянную трубку, запол-
ненную агар-агаром, содержащим хлорид калия.
В качестве индикаторного электрода, реагирующего на изме-
нение концентрации определяемого иона в растворе и заменяю-
щего собой индикатор при обычном титровании, применяют
металл, потенциал которого зависит от концентрации его соли в
растворе (например, серебро для определения концентрации
ионов серебра). Для реакции нейтрализации и при определении
pH раствора используют хингидронный, сурьмяный или стек-
лянный электрод (индикаторные электроды) в зависимости от
типа реакций, лежащих в основе титрования. Но во всех случаях
потенциал должен устанавливаться практически мгновенно в со-
ответствии с концентрацией титруемых ионов и не зависеть от
присутствия других ионов.
Электродом сравнения, потенциал которого не изменяется в
процессе потенциометрического титрования и служит только для
определения потенциала индикаторного электрода, может быть
каломельный или хлорсеребряный электрод.
При потенциометрическом титровании концентрация участ-
вующих в реакции веществ или ионов, а следовательно, и равно-
весный потенциал индикаторного электрода все время изменяют-
ся. Если значения равновесного потенциала электрода, соответ-
ствующие различным моментам титрования, нанести на график,
то получится кривая титрования с резким изменением потенциа-
ла электрода (скачок потенциала) в эквивалентной точке (см.
рис. 37, а). По скачку потенциала определяют конец титрования.
Потенциометрический метод анализа позволяет: использовать
все типы химических реакций (нейтрализация, окисление — вос-
становление, осаждение и др.), протекающих количественно; оп-
ределять в одной пробе несколько совместно присутствующих
веществ, не прибегая к их предварительному разделению; прово-
дить титрования сильно окрашенных или мутных растворов, ког-
да обычные цветные индикаторы неприменимы.
Существуют компенсационный и некомпенсационный методы
потенциометрического титрования.
Компенсационный метод является классическим методом из-
мерения разности потенциалов ЭДС гальванических элементов.
Он заключается в уравновешивании неизвестной разности потен-
циалов известной, противоположно направленной. При этом
стрелка гальванометра устанавливается на Нуле.
101
Рис. 36. Схема гальванической
цепи при компенсационном по-
тенциометрическом титровании:
1 — сосуд для титрования; 2 —
индикаторный электрод; 3 — бю-
ретка; 4 — потенциометр; 5 —
электролитический мост; 6 — ка-
ломельный полуэлемент (электрод
сравнения); 7 — стакан с насы-
щенным раствором электролита;
8 — магнитная мешалка
Ц	Титрование проводят следую-
щим образом: в сосуд для титрова-
ния (химический стакан) вносят оп-
ределенное количество исследуемо-
го раствора, погружают в раствор
индикаторный электрод и один ко-
нец электролитического мостика
(рис. 36). Второй его конец опуска-
ют в стакан с насыщенным раство-
ром хлорида калия или другого
электролита; туда же опускают
электрод сравнения — трубку кало-
мельного полуэлемента. Составлен-
ную гальваническую цепь присоеди-
няют к клеммам потенциометра и
измеряют ЭДС цепи, а затем при-
ступают к титрованию исследуемо-
го раствора при непрерывном пе-
ремешивании его магнитной мешал-
кой.
Титрующий раствор приливают
из бюретки, а по мере приближения
к точке эквивалентности добавляют
лишь по 0,1 или 0,05 мл, каждый
раз записывая показания потенцио-
метра в милливольтах После уста-
новления стрелки гальванометра на нуль шкалы. После скачка
потенциала индикаторного электрода делают еще 3—4 измере-
ния после прибавления очередных порций титрованного ра-
створа.
Для нахождения точки эквивалентности строят график тит-
рования в координатах Е—V, где Е — ЭДС цепи; V—объем
титрованного раствора.
Точка эквивалентности соответствует точке перегиба кривой
,(рис. 37, а).
В аналитической практике чаще определяют точку эквива-
лентности непосредственно по скачку потенциала индикаторно-
го электрода. Для более точного определения точки эквивалент-
ности рекомендуется строить график в координатах---------V,
ДИ
где АД — изменение потенциала электрода между двумя пор-
циями добавленного титрованного раствора: ДУ — порция до-
бавленного титрованного раствора. В этом случае кривая потен-
циометрического титрования имеет максимум (рис. 37, б), кото-
рый соответствует точке эквивалентности. Запись результатов
потенциометрического титрования удобно свести-в таблицу:
102
Объем прибав-
ленного титрую-
щего раствора
V, мл
Разность объе-
мов ДУ. мл
ЭДС цепи
мВ
Изменение ЭДС
между двумя
измерениями ДЕ,
мВ
Изменение ЭДС
на 1 мл прибав-
ленного раствора
ДЕ/ДУ, мВ/мл
Некомпенсационный метод более удобен, прост в установке и
быстрее в определении. Элемент, состоящий из титруемого рас-
твора и погруженной в него пары электродов, через переменное
сопротивление присоединяют к полюсам чувствительного изме-
рительного прибора (гальванометра, микроамперметра, милли-
Рис. 37. Кривые потенциометрического титрования в системе коорди-
нат:
а — E—V-, б — (Дй/ДУ)—V
вольтметра). Электрическая схема установки для некомпенса-
ционного потенциометрического титрования приведена на рис. 38.
Титрующий раствор приливают из бюретки по каплям при
непрерывном перемешивании титруемого раствора. В точке
эквивалентности возникает скачок потенциала индикаторного
электрода и стрелка измерительного прибора резко отклоняет-
ся. Титрование проводят в химическом стакане, закрытом проб-
кой с отверстиями для платинового электрода, каломельного
полуэлемента и бюретки (рис. 39).
Перед началом титрования исследуемого раствора включа-
ют магнитную мешалку и с помощью переменного сопротивле-
ния устанавливают световой указатель измерительного прибора
на нулевое положение шкалы.
В начале титрования световой указатель измерительного
прибора остается почти неподвижным; при дальнейшем прибав-
103
Ленин рабочего раствора он отклоняется вправо, а затем начи-
нает медленно возвращаться в исходное положение. В это вре-
мя подачу рабочего раствора производят со скоростью 1 капля
в 5 с. Титрование продолжают до тех
пор, пока световой указатель измери-
тельного прибора (от одной капли тит-
рованного раствора) не установится на
определенном делении шкалы и
оста-
Рис. 38. Схема гальванической це-
пи при некомпенсационном потен-
циометрическом титровании:
1 — сосуд для титрования; 2 — ин-
дикаторный электрод (платииовый);
3 — электрод сравнения (каломель-
ный); А — микроамперметр; R — пе-
ременное сопротивление; К — ключ
Рис. 39. Установка для неком-
пенсационного потенциометри-
ческого титрования:
/ — каломельный электрод; 2 —
пластиковый электрод; 3 — бю-
ретка; 4 —’ магнитная мешалка
нется в таком положении в течение 1 мин или за то же время
возвратится в исходное положение. Это свидетельствует о кон-
це титрования.
Определение pH потенциометрическим методом
Концентрация водородных ионов — весьма важный показа-
тель в ряде технологических процессов. Концентрацию водород-
ных ионов выражают водородным показателем pH, который
представляет собой отрицательный логарифм активности водо-
родных ионов: рН =—lgaH+. Значение pH характеризует кис-
лотность или щелочность растворов. Для чистой воды при
22°С pH 7.
104
Измерение pH потенциометрическим методом заключается в
сравнении свойств индикаторного электрода в исследуемом рас-
творе с его свойствами в стандартном растворе с известным pH.
Для оценки pH на основании таких сравнительных измерений
пользуются стандартным буферным раствором или шкалой та-
ких растворов.
Буферными называют растворы, pH которых мало зависит
от разбавления и от прибавления небольших количеств кислоты
или основания.
Для измерения pH применяют различные системы потенцио-
метров и pH-метров, устройство которых позволяет прямо полу-
чать значение ЭДС или pH. В лабораторной практике широкое
распространение получил pH-метр ЛПУ-01.
Потенциометр ЛПУ-01 с датчиком ДЛ-01 предназначен для
определения активности ионов водорода в водных растворах.
Прибор может быть также использован в качестве высокоомно-
го милливольтметра или нуль-индикатора. Для регистрации по-
казаний к прибору может быть подключен автоматический по-
тенциометр типа ЭДП-Л9. Элементы измерительной схемы
прибора и электронный усилитель размещены в металлическом
корпусе. •
Все управление прибором выведено на переднюю панель
(рис. 40, о). В верхней части панели установлен показывающий
прибор 6. Его шкала градуирована в единицах pH и милливоль-
тах. Слева от показывающего прибора находится светофильтр 5
контрольной лампочки, сигнализирующей о том, что рН-метр
включен. Включение прибора производится тумблером 7.
В средней части передней панели установлены переключате-
ли 1, 2 и 3, предназначенные для включения pH-метра на требуе-
мые пределы в зависимости от вида работы. Переключатель 2
предназначен для включения измерения в пределах —200+-
+ 1400 и +200-4---1400 кВ. При измерении pH переключатель
ставится в среднее положение.
Пределы измерений pH устанавливаются переключателем 3.
Переменные сопротивления 4 «Настройка по буферному раство-
ру» и 8 «Крутизна» предназначены для настройки прибора по
буферным растворам. Оси этих сопротивлений закрыты колпач-
ками, предупреждающими случайное изменение настройки при-
бора при работе с ним. С левой стороны прибора (рис. 40, б) под
откидной крышкой 13 помещены потенциометры 11 и 12, позво-
ляющие изменять координаты изопотенциальной точки, на кото-
рую настроен прибор.
В приборе ЛПУ-01 предусмотрена возможность ручной и ав-
томатической компенсации изменения характеристики электрод-
ной системы в зависимости от температуры контролируемого
раствора. Ручная компенсация осуществляется переменным со-
противлением 9 (рис. 40, а) и винтом 10. На передней панели
105
прибора нанесена шкала температур от 0 до 100°С с ценой деле-
ния 2°. Для автоматической температурной компенсации приме-
няют специальный термокомпенсатор 17, который подключен к
клеммам 15 и 16, расположенным на задней панели прибора
(рис. 40, в).
Рнс. 40. Прибор ЛПУ-01:
а — передняя панель; б — боковая сторона; в — задняя панель
Для ручной температурной компенсации клеммы 14 и 15 сое-
диняют перемычкой 18. Клеммы 20 и 21 предназначены для под-
ключения регистрирующего прибора, 19 — упор, 22—клемма
для заземления, 23 — предохранитель, 24 — штекер. В качестве
регистрирующего прибора могут быть использованы автоматиче-
ские потенциометры ЭПП-09, ЭДП и др.
106
Включение прибора. Вначале к потенциометру под-
ключают датчик ДЛ-01 (рис. 41), вставив в гнездо прибора с
надписью «Датчик» штекер, которым оканчивается кабель дат-
чика. Провод заземления датчика присоединяют к клемме 1
«Земля.» (см. рис. 40, а) на передней панели прибора. Для зазем-
ления корпуса прибора соединяют клемму 22 (см. рис. 40, в) на
Рнс. 41. Схема установки для потенциометрических измерений
на приборе ЛПУ-01:
/ — измерительный электрод; 2 — клеммы датчика Д1-01; 3 — проточный
вспомогательный электрод; 4 — соединительный кабель; 5 — потенцио-
метр, используемый в качестве источника компеисацинного напряжения;
6 — прибор ЛПУ-01
задней стенке прибора, обозначенную знаком заземления, с ли-
нией заземления.
Устанавливают механический нуль показывающего прибора,
поворачивая отверткой корректор нуля и устанавливая стрелку
на нулевую (начальную) отметку шкалы. Переключатели 2
«Виды работ» и 3 «Пределы измерений» (см. рис. 40, а) уста-
навливают в положение, соответствующее виду работы.
Если измерения будут производиться с ручной температур-
ной компенсацией, то проверяют наличие перемычки между
клеммами 14 и 15 на задней панели прибора. При автоматиче-
ской температурной компенсации перемычку с клеммы 15 сни-
мают, а к клеммам 15 и 16 присоединяют выводы термокомпен-
сатора.
107
Включают прибор в сеть на 220 В. Если напряжение сети
127 В, то используют бытовой повышающий трансформатор.
Для включения прибора устанавливают тумблер 7 на передней
панели в положение «Включено»; при этом загорается контроль-
ная лампочка.
При потенциометрических измерениях на приборе ЛПУ-01 с
датчиком ДЛ-01 можно применять различные измерительные
электроды, в том числе металлические. Отсчет показаний произ-
водят по нижней шкале показывающего прибора и умножают на
100. Измерительный электрод присоединяют к клемме «Изм» ла-
бораторного датчика. В качестве вспомогательного электрода
рекомендуется использовать хлорсеребряный электрод, который
установлен в датчике.
6.5.	ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Полярографический метод — один из электрохимических ме-
тодов анализа, основанных на использовании процессов поляри-
зации на ртутном или другом электроде, предложен чешским
ученым Я. Гейровским (1922). В настоящее время этот метод
применяется не только для проведения научно-исследовательских
работ, но и для аналитического контроля различных произ-
водств, включая производство полимеров. В техническом анализе
полимеров его применяют для анализа мономеров, для определе-
ния в полимерах остаточного мономера, примесей катализаторов,
содержания пластификаторов, стабилизаторов; с его помощью
можно изучать и контролировать процессы получения и деструк-
ции полимеров. При полярографическом анализе определяют не
количество продуктов реакции или затраченного реактива, а за-
висимость между концентрацией определяемого вещества, силой
тока и напряжением в процессе электролиза.
В испытуемый раствор опускают два электрода. Характерной
особенностью является соотношение поверхностей применяемой
пары электродов, близкое к 1 :100. Одним электродом служит
ртуть, вытекающая в исследуемый раствор капельками с посто-
янной скоростью из очень тонкого отверстия стеклянной капил-
лярной трубки (капельный ртутный электрод), другим электро-
дом— слой ртути с большой поверхностью на дне электролити-
ческого сосуда (макроэлектрод). Электроды соединяют с
источником постоянного тока и постепенно повышают напряже-
ние. При этом наблюдают за изменением силы тока I в зависи-
мости от приложенного напряжения Е.
Ввиду большой поверхности ртутный макроэлектрод не поля-
ризуется (плотность тока обратно пропорциональна поверхно-
сти), и его потенциал остается в процессе электролиза постоян-
ным. Поэтому по величине приложенного напряжения можно
судить о потенциале только капельного ртутного микроэлектрода
108
и, следовательно, о восстановительном или окислительном потен-
циале процесса, происходящего на микроэлектроде при данном
значении приложенного напряжения. •
При наличии в исследуемом растворе веществ, способных
восстанавливаться на капельном ртутном катоде (при подаче на
него отрицательного заряда) или окисляться на капельном ртут-
ном аноде (при подаче на него положительного заряда) в момент
достижения для каждого вещества характерного потенциала,
сила тока быстро возрастает.
Сила тока фиксируется для каждого значения приложенного
напряжения чувствительным зеркальным гальванометром. Гра-
фически эту зависимость выражают кривой с перегибами (волна-
ми). На графике рис. 42, а по оси абсцисс отложено напряжение,
а по оси ординат — значение соответствующей силы тока. По вы-
соте и расположению на графике перегибов (волн) можно судить
о составе и концентрации электролита.
Полярографический метод позволяет установить присутствие
определенных ионов (качественный анализ) и их концентрацию
в растворе (количественный анализ). Качественный полярогра-
фический анализ основан на измерении напряжения, при кото-
ром наблюдается увеличение силы тока и электролитическое
выделение того или другого иона. В качестве такого напряже-
ния принимают потенциал полуволны £1/2 (рис. 42, а), пр^ ко-
тором происходит возрастание силы тока до половины предель-
ного значения. Следует отметить, что потенциал полуволны не
зависит от концентрации деполяризатора, а зависит только от
его природы.
Количественный полярографический анализ основан на том,
что по мере возрастания напряжения сила тока, проходящего
через раствор анализируемого вещества, увеличивается, а кри-
вая поднимается. По достижении некоторого значения силы тока
выделение вещества идет очень быстро и не успевает компенси-
роваться за счет диффузии. Поэтому дальнейшее повышение
напряжения не приводит к росту силы тока, и кривая образует
характерный горизонтальный перегиб (см. рис. 42, а). Силу тока,
соответствующую высоте /пр (высота волны), называют пре-
дельным током. Значение предельного тока пропорционально
концентрации вещества в растворе. Для количественного поляро-
графического анализа необходимо определить высоту волны (ве-
личину предельного тока 1пр). Ее находят по графику (рис.
42, б). Проводят прямые 1, 2 и 3, затем в точках их пересечения
проводят две параллельные друг другу и оси абсцисс прямые 4
и 5, расстояние между ними принимают за высоту волны (мм).
В практике массового полярографического анализа концен-
трацию исследуемого вещества в растворе определяют методом,
основанным на применении стандартных растворов с известной
концентрацией определяемых ионов.
109
Существует два сравнительных метода определения концен-
трации ионов: метод калибровочных (градуировочных) кривых и
метод стандартных добавок.
Метод калибровочных кривых. По этому методу сначала по-
лярографируют несколько растворов исследуемого вещества с
разными известными концентрациями и по полученным данным
строят график, откладывая на оси абсцисс концентрацию, а на
оси ординат — высоту волны. Затем в тех же условиях поляро-
Рис. 42. Кривые нахождения потенциала полу-
волны (а) и высоты полярографической волны
(б):
/ — начало волны; 2 — половина волны; 3 — максимум
волны
графируют анализируемый раствор, измеряют высоту волны и
находят искомую концентрацию по калибровочной кривой.
Метод добавок. Сначала снимают полярографическую кривую
для определенного объема испытуемой пробы с неизвестным со-
держанием определяемого вещества и измеряют высоту волны
hx (мм). Затем к такому же объему пробы прибавляют опреде-
ленный объем стандартного раствора анализируемого вещества.
Вновь снимают полярографическую кривую и измеряют высоту
волны Ах+а- По разности высот волн вычисляют массовую долю
со (в %) определяемого вещества в испытуемой пробе по фор-
муле
aftxIOO
О) =-------------- 9
(Аг+а - *х) т
где а — масса вещества, содержащегося в добавленном стан-
дартном растворе; hx— высота полярографической волны анали-
зируемой пробы; hx+a — высота полярографической волны после
добавки стандартного раствора; т — масса испытуемой пробы.
110
Типы полярографов. Полярографическая установка предна-
значена для получения кривых зависимости силы тока, протека-
ющего через полярографическую ячейку, от потенциала, прило-
женного к рабочему электроду. Ее собирают по компенсацион-
ной схеме (рис. 43), с помощью которой можно изменять
напряжение, накладываемое на электролитическую ячейку 4.
Передвижением контакта 2 по
потенциометру 1 достигают по-
тенциала выделения вещества
в растворе, й сила тока резко
возрастает, что отмечается
гальванометром 3. В поляро-
графическом анализе применя-
ют визуальные полярографы,
полярографы с автоматиче-
ской фоторегистрацией и элект-
ронные полярографы.
Рис. 44. Схема полярографа с ав-
томатической записью
Рис. 43. Компенсационная
схема полярографа
В лабораторной практике чаще используют визуальный поля-
рограф ПВ-5. На рис. 44 приведена схема прибора с автоматиче-
ской фоторегистрацией. Во всех приборах этого типа полярограм-
ма воспроизводится с помощью светового луча, направленного от
зеркального гальванометра на щель цилиндрической фотокассе-
ты..Потенциометр 6, представляющий собой барабан, на который
намотана проволока, вращается электромотором 7 с определен-
ной скоростью. При этом контакт 5 скользит вдоль витков кали-
брованной проволоки и подаваемая на ячейку 4 ЭДС плавно
увеличивается. Лучи света от осветителя 2, отраженные зеркаль-
цем гальванометра 3, направляются на щель фотокассеты, внут-
ри которой вращается барабан 1. Барабан находится в зацепле-
нии с потенциометром и вращается одновременно с ним. При
каждом обороте барабана освещается щель и на фотобумаге
вычерчивается соответствующая напряжению кривая. На одном
111
и том же листе фотобумаги можно записать несколько поляро-
грамм.
Электронные полярографы обладают совершенной автомати-
кой, но устройство их значительно сложнее, чем устройство фото-
регистрирующих приборов. Так, изменение силы тока фиксируе-
ется с помощью электронно следящих систем и полярограмма
вычерчивается пером самописца па специальной бумажной лен-
те. Нашей промышленностью выпускаются электронный автома-
тический полярограф ПА-3 и универсальный электронный поля-
рограф УПЭ-6124.
ГЛАВА 7
АНАЛИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ
СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ И ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
7.1.	МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ
В промышленности пластмасс применяют такие многоатомные
спирты, как гликоли, глицерин, пентаэритрит. Их используют в
качестве мономеров при производстве полиэфирных и других
смол. В заводской практике наиболее распространенные методы
определения массовой доли многоатомных спиртов — рефракто-
метрический и на основе реакции окисления.
Таблица 2. Основные технические требования к качеству
многоатомных спиртов
Спирт	ГОСТ	Марка нлн сорт	Основные технические требования		
			мае. доля основного вещества не менее, %	мае. доля золы не бо- лее, %	р, г/см8, не менее
Этиленглн-	19710-83	Высший	99,8	0,001	1,1130—
КОЛЬ		сорт I сорт	98,5	0,003	1,1140 1,1100— 1,1150
Глицерин	6824—76	Динамит- ный	98,0	0,14	1,2584
		Высший сорт	94,0	0,01	1,2481
		I сорт	94,0	0,02	1,2481
		II сорт	88,0	0,025	1,2322
112
Этиленгликоль С2Н4(ОН)2 (Л4г=62,07)
Этиленгликоль представляет собой бесцветную сиропообраз-
ную жидкость, сладкую на вкус, без запаха. Смешивается с во-
дой, ацетоном, низшими спиртами, глицерином; не смешивается
с углеводородами, в частности с бензином. Ядовит.
Работа 1. Определение массовой доли этиленгликоля окис-
лением бихроматом калия в кислой среде. Метод основан на
окислении этиленгликоля до диоксида углерода:
2C2H4(OH)2+5K2Cr2O7+2OH2SO4^6CO2+5K2SO4 + 5Cr2(SO4)3+29H2O
Бихромат калия (окислитель), взятый в избытке, реагирует с
иодидом калия, выделяя иод, который оттитровывают тиосуль-
фатом натрия:
K2Cr2O7+6KI+7H2SO44-3I2+4K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O
I2 Ч- 2Na2S2O3^ 2NaI 4- Na2S40g
Молярную массу эквивалента этиленгликоля рассчитывают,
сопоставляя участвующие в реакции вещества:
ЗС2Н4 (ОН)2 -* 5К2Сг2О7 ->-1512-*- 30Na2S2O3
Реактивы и оборудование
Бихромат калия, раствор
Серная кислота, р= 1,23
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал, 1%-ный раствор
Бюкс для взятия навески
Колбы мерные на 250 и 500 мл
Колбы конические на 250 и 750 мл
Цилиндры мерные иа 50 мл.
Воронки
Пипетки на 25 и 50 мл
Приготовление раствора бихромата калия.
76 г бихромата калия переносят в литровую мерную колбу, рас-
творяют в 250 мл воды, добавляют 150 мл серной кислоты (р =
= 1,84) и доводят водой до метки.
Ход определения. Навеску этиленгликоля ^2 г, взя-
тую с точностью 0,0002 г, переносят в мерную колбу емкостью
250 мл, растворяют в воде и добавляют до метки. Отбирают пи-
петкой 25 мл раствора и переносят в коническую колбу емкостью
250 мл, в которую затем вносят пипеткой 25 мл раствора бихро-
мата калия и цилиндром 50 мл серной кислоты (р= 1,23). Колбу
со смесью накрывают небольшим опрокинутым стаканчиком и
нагревают на кипящей водяной бане в течение 2 ч.
После охлаждения содержимое колбы количественно перено-
сят в мерную колбу емкостью 500 мл, доводят водой до метки и
тщательно перемешивают. 50 мл этого раствора переносят пипет-
кой в коническую колбу емкостью 750 мл, добавляют цилиндром
20 мл 10%-ного раствора иодида калия и закрывают колбу проб-
кой. Через 5 мин смесь разбавляют водой до 500 мл и титруют
0,1 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии раствора
113
крахмала, который добавляют в конце титрования, когда окраска
раствора примет соломенно-желтый цвет. Одновременно в тех же
условиях проводят контрольный опыт, добавляя вместо исследуе-
мого раствора гликоля 25 мл воды.
Массовую долю этиленгликоля со (%) вычисляют по формуле
_ (/1 - И2) /С0,00062-250-500-100
/п25.50
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; Уг— объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на основной
опыт; К — поправочный коэффициент для 0,1 н. раствора тио-
сульфат натрия; т — масса навески этиленгликоля, г; 0,00062 —
масса этиленгликоля, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раство-
ра тиосульфата натрия, г.
Результат определения проверяют рефрактометрически (см.
табл. 5 приложения).
Глицерин С3Н5(ОН)з (Мг=92,09бЗ)
Глицерин — бесцветная вязкая жидкость, сладкая на вкус,
без запаха. Смешивается с водой и спиртом в любых соотноше-
ниях.
Работа 2. Определение массовой доли глицерина окисление
ем бихроматом калия в кислой среде. Метод основан на окисле-
нии глицерина до диоксида углерода
ЗС3Н5 (ОН)з + 7К2Сг2О? + 28Нг5О4 -> 9СО2 + 7Кг5О4 + 7Cr2 (SO4)3 + 40НгО
и относится к методу обратного титрования. Окислитель берут в
избытке. Количество оставшегося бихромата калия определяют
иодометрически:
К2Сг2О7Ч- 6KI+7H2SO45*4K2SO4+31а 4- Cfs (SO4) з+7HgO
I2 4-2Na2S2O3~»-2NaI 4- Na2S40g
Молярную массу эквивалента глицерина рассчитывают, сопо-
ставляя участвующие в реакции вещества:
3C3H5(OH)3-V7K2Cr2O7->21Ir*42Na2S2O3
Метод дает точные результаты, только если в анализируемом
продукте отсутствуют примесные вещества, способные окислять-
ся (жирные кислоты). После нейтрализации раствора глицерина
жирных кислоты осаждают раствором ацетата свинца.
Реактивы и оборудование
Бихромат калия	Бюкс для взятия навески
Серная кислота, р = 1,23	Колбы мерные на 250 и 500 мл
Иодид калия, 10%-иый раствор Пипетки на 25 мл
114
Соляная кислота, 10%-ный раствор Колбы конические на 250 и 1000 мл
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор Цилиндр мерный на 50 мл
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Ход определения. Навеску глицерина ~2 г, взятую с
точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу емкостью
250 мл и разбавляют дистиллированной водой до метки. Отбира-
ют пипеткой 25 мл раствора и переносят в коническую колбу
емкостью 250 мл. Затем в колбу вносят пипеткой 25 мл раствора
бихромата калия и цилиндром 50 мл серной кислоты р= 1,23.
Колбу со смесью накрывают небольшим опрокинутым стаканчи-
ком и нагревают на кипящей водяной бане в течение 2 ч. После
охлаждения содержимое колбы количественно переносят в мер-
ную колбу емкостью 500 мл, доводят водой до метки и тщательно
перемешивают. Полученный раствор (50 мл) переносят пипет-
кой в коническую литровую колбу, добавляют цилиндром 20 мл
10%-ного раствора иодида калия, 20 мл 10%-ной соляной кис-
лоты и закрывают колбу пробкой. Через 3—5 мин раствор раз-
бавляют дистиллированной водой до 500 мл и титруют 0,1 н.
раствором тиосульфата натрия в присутствии раствора крахма-
ла, который добавляют в конце титрования, когда окраска рас-
твора примет соломенно-желтый цвет. Титрование ведут до
светло-зеленой окраски.
Одновременно в тех же условиях проводят контрольный
опыт, добавляя вместо исследуемого раствора глицерина 25 мл
воды.
Массовую долю глицерина и (%) вычисляют по формуле
_ (t/j _ у2)К0,0006578-5О0-250-100
«25-50	’
где Vi—объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; Уг — объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на основной
опыт; X — поправочный коэффициент для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; т — масса навески глицерина; 0,0006578 —
масса глицерина, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора
тиосульфата натрия.
Результат определения проверяют рефрактометрически (см.
табл. 4 приложения).
7.2.	АЛЬДЕГИДЫ
В промышленности пластмасс в качестве мономеров исполь-
зуют различные альдегиды (формальдегид, бензальдегид, масля-
ный альдегид и др.). Для количественных определений альдеги-
дов в заводской практике применяют сульфитный и гидроксил-
аминовый методы, а также метод окисления.
115
Сульфитный метод основан на свойстве альдегидов образо-
вывать с сульфитом натрия бисульфитное соединение с выделе-
нием гидроксида натрия. Взаимодействие альдегида с сульфи-
том натрия протекает согласно уравнениям реакций:
Na2SO3 4- НгО	NaHSO3 + NaOH
- О	Н
II	I
NaHSO3 + R-С-H^tR - С - SO3Na
I
ОН
Процесс можно представить суммарно:
О	ОН
II	I
Na2SO3 + H2O +R-C-H^*NaOH + R —C-SOsNa
I
H
Так как масса выделяющейся щелочи эквивалентна массовой
доле альдегида, то ее рассчитывают по затраченному объему
кислоты. Определение с помощью сульфита натрия относится к
методу прямого титрования.
Гидроксиламиновый метод основан на реакции альдегидов с
солянокислым гидроксиламином NH2OH*HC1, в результате кото-
рой образуются альдоксимы:
О	N-OH
II	II
R - С — Н 4- ЫНгОН-НС! R - С — Н + HCI + НгО
Атом кислорода карбонильной группы обменивается на двухва-
лентный остаток = NOH, содержащий атом азота.
Масса выделяющейся в реакции кислоты эквивалентна мас-
совой доле альдегида, и, следовательно, ее можно рассчитать по
затраченному объему щелочи.
Метод окисления основан на взаимодействии альдегида с
иодом в щелочной среде:
О	О
И	II
R - С - Н +12 + НгО	R - С-ОН 4-2HI
Поскольку эта реакция обратима, прибавляют гидроксид
натрия для перевода HI и R—СООН в соли, не реагирующие
друг с другом, но при этом NaOH реагирует и с иодом:
12 4- 2NaOH -> Nal 4- NaOl 4- НгО
Гипоиодид натрия окисляет альдегид:
О	О
II	II
NaOI 4- R — С — Н->Nal 4- R — С — ОН
116
После окисления альдегида прибавляют серную кислоту,
для выделения иода из оставшегося гипоиодида натрия и из эк-
вивалентного ему количества иодида натрия:
Nal + NaOI + Нг5О4->-12 + Na2SO4 + Н2О
Выделившийся в свободном виде иод оттитровывают тио-
сульфатом натрия. Молярная масса эквивалента альдегида рав-
на */2 массы его моля.
Формальдегид (муравьиный альдегид) СН2О (Л1Г=30,03)
Формальдегид — бесцветный газ с резким характерным за-
пахом. Температура кипения — 2ГС, хорошо растворим в воде.
В промышленности его получают каталитическим окислением
метилового спирта или неполным окислением метана.
Водные растворы формальдегида, известные под названием
формалина, могут содержать до 55% формальдегида и различ-
ное количество метилового спирта. Формальдегид смешивается
со спиртом в любых отношениях. При хранении формальдегид
в формалине переходит в аморфный полимер формальдегида —
параформальдегид (СН2О)п-хН2О. В формалине всегда содер-
жится примесь метилового спирта, который предохраняет фор-
мальдегид от перехода в параформальдегид, небольшие количе-
ства муравьиной кислоты и другие примеси.
Основные технические требования к формалину приведены
в табл. 3.
Таблица 3. Основные технические требования к формалину
(ГОСТ 1625—75)
Показатель	Норма	
	высший сорт	I сорт
Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость,	
Массовая доля формальдегида, % метилового спирта ,% кислот в пересчете иа муравьиную кислоту, %, не более железа, г/100 мл, не более	при хранении доп ине мути или беле римого при темп 4О°С 37,0±0,5 5,0—8,0 0,02 0,0001	ускается образова- ло осадка, раство- ературе ие выше 37,0±0,5 Не более 11,0 0,04 0,0005
В промышленности пластмасс формалин применяют в произ-
водстве фенолоформальдегидных, мочевино-формальдегидных
смол н полиформальдегида.
.117
Работа 1. Определение массовой доли формальдегида в
формалине методом окисления.
Реактивы и оборудование
Иод, 0,1 н. раствор
Гидроксид натрия, 1 н. раствор
Соляная кислота, 1 н. раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бюкс для взятия навески
Колба мерная на 100 мл
Пипетка на 5 н 20 мл
Колба коническая с притертой проб-
кой на 250 мл
Мерный цнлнндр на 25 мл
Ход определения. Навеску формалина ~1 г взвешива-
ют в бюксе с точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу ем-
костью 100 мл, доливают дистиллированной водой до метки и
тщательно перемешивают. Из полученного раствора берут пи-
петкой 5 мл и помещают в коническую колбу емкостью 250 мл
с притертой пробкой, туда же добавляют пипеткой 20 мл 0,1 н.
раствора иода и по каплям вводят 1 н. раствор гидроксида нат-
рия до появления желтой краски.
Колбу закрывают, взбалтывают и оставляют стоять 10 мин.
Затем содержимое колбы подкисляют 15 мл 1 н. раствора соля-
ной кислоты и через 10 мин выделившийся иод оттитровывают
0,1 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в
качестве индикатора. Параллельно ставят контрольный опыт.
Массовую долю формальдегида coi (в %) рассчитывают по
формуле
(/2  Vj) ко,0015-100-100
.
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на контрольный опыт; У2 — объем 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия, затраченный на титрование в основном опыте;
Л— коэффициент поправки для 0,1 г раствора тиосульфата
натрия; т — масса навески формалина, г; 0,0015 — масса фор-
мальдегида, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия, г.
Работа 2. Определение формальдегида в формалине суль-
фитным методом. Работая по этому методу, нужно помнить, что
растворы сульфита натрия при стоянии подвергаются гидроли-
зу и имеют щелочную реакцию. Перед использованием их нейт-
рализуют кислотой. Нейтрализовать нужно и раствор формаль-
дегида, так как технический продукт всегда содержит заметное
количество муравьиной кислоты.
Реактивы н оборудование
Сульфит натрия, 25%-ный раствор Бюкс для изятия навески
Соляная кислота, 0,1 н. раствор Колба коническая иа 250 мл
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
118
Ход определения. Навеску формалина ~3 г, взвешен-
ную в бюксе с точностью до 0,0002 г, переносят «в коническую
колбу емкостью 250 мл, смывая небольшим объемом дистилли-
рованной воды. Приливают 50 мл 25%-ного раствора сульфита
натрия, предварительно Нейтрализованного в присутствии инди-
катора фенолфталеина до слабо-розовой окраски 0,1 н. соляной
кислотой. Выделившуюся в реакции щелочь титруют 1 н. соля-
ной кислотой.
Массовую долю формальдегида со2 (%) рассчитывают по
формуле
VK0.03-100
(02 =--г«
т
где V—объем 1 н. соляной кислоты, израсходованный на тит-
рование выделившейся щелочи; К—'Коэффициент поправки для
1 н. соляной кислоты; 0,03 — масса формальдегида, соответству-
ющая 1 см2 точно 1 н. раствора соляной кислоты, г; т — масса
навески формалина, г.
Работа 3. Определение массовой доли метилового спирта.
Метод основан на реакции окисления метилового спирта раство-
ром бихромата калия в кислой среде. Одновременно со спиртом
окислению подвергается и формальдегид:
СН3ОН 4- К2СГ2О7. 4- 4H2SO4 —► СО2 4- K2SO4 4- Сгг (^04)3 4- 6Н2О
ЗСН2О + 2K2Cr2Oz 4- 8H2SO4 -> ЗСО2 4- 2Кг5О4 4- 2Cr2 (5О4)3 + 11Н2О
Поэтому при расчете содержания метилового спирта необходимо
из полученного результата вычесть содержание формальдегида в
пересчете на метиловый спирт. Избыток бихромата калия опреде-
ляют иодометрически:
К2СГ2О7 4- 6KI 4- 7H2SO4 —* 312 4K2SO4 4- Сг2 (204)3 4- 7Н2О
Выделившийся иод оттитровывают тиосульфатом натрия:
I2 4- 2Na2S2O3 —*• 2NaI 4- №28405
Молярную массу эквивалента метилового спирта рассчитыва-
ют на основе сопоставления веществ, участвующих в реакциях:
СН3ОН -> К2СГ2О7 -> 312 -> 6Na2S2O3
Молярная масса эквивалента метилового спирта равна ’/«
массы его моля, т. е. 5, 342 г.
Реактивы и оборудование
Бахромат калия ^приготовление см.
разд. 8.1, работа 1)
Сериал кислота, 30%-иый раствор
Иодид калия, 10 %-иый раствор
Соляная кислота, 4 и. раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 и. раствор
Бюкс дли взятия иавёски
Колба коническая на 250 мл с при-
Пипетки иа 25 и 50 мл
Колба коническая иа 250 мл с при-
шлифованным шариковым холодиль-
ником
119
Крахмал растворимый, 1%-ный раст- Цилиндр мерный на 50 мл
вор	Колба коническая на 1 л
Ход определения. Взвешивают в бюксе ~5г формали-
на, переносят в мерную колбу емкостью 500 мл и доводят дис-
тиллированной водой до метки. 25 мл приготовленного раствора
переносят в коническую колбу емкостью 250 мл, приливают
25 мл раствора бихромата калия и 50 мл 30 %-ной серной кисло-
ты. Колбу присоединяют к обратному холодильнику и нагревают
в течение 2 ч на кипящей водяной бане. Затем содержимое пере-
носят в мерную колбу емкостью 500 мл и доводят дистиллиро-
ванной водой до метки.
В литровую коническую колбу наливают 20 мл 10%-ного рас-
твора иодида калия, 20 мл 4 н. соляной кислоты и 50 мл получен-
ного раствора. Общий объем жидкости доводят водой до 500 мл
и титруют выделившийся свободный иод 0,1 н. раствором тио-
сульфата натрия. Когда раствор примет слабо-желтый цвет, до-
бавляют раствор крахмала и продолжают титровать до перехода
окраски в светло-зеленую. Одновременно в тех же условиях ста-
вят контрольный опыт.
Массовую долю метилового спирта соз (%) вычисляют по
формуле:
(И,  Ц2) КО,000534-500-500-100
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на контрольный опыт; У2 — объем 0,1 н. раствора тиосуль-
фата натрия, затраченный на титрование в основном опыте; К —
коэффициент поправки для 0,1 н. раствора тиосульфата натрия;
т — масса навески формалина, г; 0,000534 — масса метилового
спирта, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфа-
та натрия, г; 0,711 — фактор пересчета формальдегида на мети-
ловый спирт.
Работа 4. Определение массовой доли кислот в пересчете
на муравьиную кислоту. Кислоту определяют прямым титровани-,
ем щелочью.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор Бюкс для взятия навески
Бромтимоловый синий, 1%-ный спир- Колба на 250 мл
товой раствор
Ход определения. Навеску формалина ~ 10 г взвешива-
ют в бюксе, затем переносят в колбу емкостью 250 мл, смывая
небольшим объемом дистиллированной воды. Добавляют не-
сколько капель бромтимолового синего в качестве индикатора и
титруют 0,1 н. раствором гидроксида натрия до зеленой окра-
ски.
120
Рассчитывают массовую долю кислот to (%) по формуле
ГКО,046-100
СО = ---------— ,
т
V — объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия; К — коэффи-
циент поправки для 0,1 н. раствора гидроксида натрия; т — мас-
са навески формалина, г; 0,0046 — масса муравьиной кислоты,
соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора гидроксида нат-
рия, г.
7.3.	КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ, ИХ АНГИДРИДЫ
И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
Карбоновые кислоты подразделяют на алифатические и аро-
матические, а каждую из этих групп — на одноосновные и много-
основные, насыщенные и ненасыщенные.
В промышленности полимеров наибольшее значение имеют
адипиновая, себациновая, акриловая, метакриловая кислоты и
их эфиры, а также фталевый и малеиновый ангидриды. Из эфи-
ров еще следует назвать винилацетат и диметиловый эфир тере-
фталевой кислоты (диметилтерефталат).
Общим методом количественного определения органических
кислот является ацидиметрическое титрование. Для некоторых
групп кислот, кроме того, существуют специфические методы,
позволяющие определить их в смеси с другими кислотами. Для
количественной характеристики смеси кислот, незначительно
различающихся по физическим и химическим свойствам, приме-
няют условный химический показатель — кислотное число.
Кислотным числом (к. ч.) называют массу (мг) гидроксида
калия, необходимую для нейтрализации свободных кислот, со-
содержащихся в 1 г анализируемого вещества. Кислотное число
обычно определяют для пофазного контроля смолы и сложных
эфиров, оно часто служит характеристикой качества готовой про-
дукции.
Количественное определение сложных эфиров основано на ре-
акции гидролитического расщепления (омыления). В результате
омыления образуются спирт и соль кислоты:
О	О
II	II
R-C-0-Ri + КОН-► R — С — О — К + RiOH
По количеству щелочи, израсходованной на омыление, рассчиты-
вают количество сложного эфира.
Часто при анализе эфиров наряду с количественным их содер-
жанием определяют другие химические показатели: кислотное
число, число омыления, эфирное число, бромное число и др.
121
Число омыления (ч. о.) соответствует массе (мг) гидроксида
калия, необходимого для нейтрализации -свободных кислот и
омыления эфиров, содержащихся в 1 г анализируемого вещества.
Реакция омыления протекает в присутствии щелочи. Скорость
омыления зависит от концентрации ионов ОН- в растворе и от
температуры. Наиболее часто омыление проводят при температу-
ре кипящей водяной бани. Сложные эфиры, плохо растворимые
в воде, омыляют в спиртовой среде. Для омыления используют
преимущественно раствор КОН. Спиртовые растворы щелочей
при хранении меняют свой титр, поэтому поправочный коэффи-
циент для них определяют в каждом отдельном случае с помо-
щью контрольного титрования.
Если в продукте требуется определить массовую долю толь-
ко эфира, то титрование ведут ступенчато: сначала оттитровы-
вают свободную кислоту, а затем производят омыление и по ко-
личеству щелочи, израсходованной на омыление нейтрализован-
ного эфира, рассчитывают содержание его в исследуемом ве-
ществе.
Эфирное число (э. ч.) соответствует массе (мг) гидроксида
калия, необходимой для омыления сложных эфиров, содержа-
щихся в 1 г исследуемого вещества. Эфирное число определяют
как разность между числом омыления и кислотным числом.
Бромное число (б. ч.) — масса (г) брома, который присоеди-
няется к 100 г вещества.
Для определения двойных связей в непредельных соедине-
ниях используют реакцию присоединения брома:
R - CH = CH - Rt + Br2-> R - CH - CH - Ri
I I
Вг Вг
К испытуемому веществу приливают определенный объем рас-
твора брома известной концентрации и по окончании реакции
определяют остаток брома иодометрически по реакциям:
Br2 + 2KI -> I2 + 2KBr; I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O5
По массе брома, затраченной на бромирование, вычисляют
массовую долю неопределенного соединения, выражаемую че-
рез бромное число. Так как чистый бром легколетуч, то для
бромирования часто применяют бромид-броматный раствор
(КВг + КВгОз).
Адипиновая кислота НООС—(СН2)4—СООН (Мг= 146,15)
Белый кристаллический порошок, хорошо растворим в спир-
тах, в воде практически не растворим. Основные требования к ее
качеству приведены в табл. 4. Адипиновую кислоту применяют
в производстве полиамидов, полиэфиров, полиуретанов, для син-
теза пластификаторов и др.
122
Таблица 4. Основные технические требовании к качеству
адипиновой кислоты (ГОСТ 10558—80)
Показатель	Норма	
	высший сорт	сорт I
Массовая доля, %		
адипиновой кислоты не менее	99,7	99,6
воды не более	0,27	0,3
щавелевой кислоты не более	0,006	0,007
азотной кислоты не более	0,001	—
золы не более	0,003	0,005
железа не более	0,0001	0,0003
Температура плавления не ниже, °C	151,5	151,0
Работа 1. Определение массовой доли свободной азотной
кислоты. Азотную кислоту восстанавливают сплавом Девара до
аммиака, который после прибавления к испытуемому раствору
щелочи отгоняют в приемник, где он улавливается раствором
титрованной кислоты. По массе связанной кислоты рассчитыва-
ют массовую долю азотной кислоты.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт	Гидроксид натрия, 0,1 и. раствор
Сплав Девара	Метиловый красный, 0,1%-ный спир-
Соляная кислота, 0,1 н. раствор товой раствор
Гидроксид натрия, раствор, р=1,3 Бюкс для взятия навески
Прибор Кьельдаля (рис. 45, б)
Ход определения. Навеску адипиновой кислоты
~10 г взвешивают в бюксе с точностью до 0,0002 г и переносят
в круглодонную колбу емкостью 400 мл. Растворяют в 15 мл
этилового спирта, вносят 10 г сплава Девара и 100 мл дистил-
лированной воды. Колбу 1 закрывают пробкой с вставленным в
нее каплеуловителем 3, соединенным с холодильником 4 (рис.
45). В приемник 5 наливают 25 мл 0,1 соляной кислоты и 50 мл
дистиллированной воды, добавляют несколько капель индика-
тора метилового красного и конец холодильника опускают в
колбу 1.
Из воронки 2, вставленной в пробку круглодонной колбы,
приливают 50 мл раствора гидроксида натрия (р=1,3). Пере-
гонку ведут в течение 30 мин. Вследствие поглощения паров
аммиака кислотой в колбе создается некоторое разряжение.
Поэтому нельзя прекращать нагревание, прежде чем конец труб-
ки холодильника не будет вынут из жидкости приемника. Иначе
раствор может быть переброшен в перегонную колбу. Выделив-
шийся аммиак поглощается раствором кислоты, находящимся в
приемнике, с образованием аммонийной соли. Избыток кислоты
оттитровывают 0,1 н. раствором гидроксида натрия. Одновремен-
123
но ставят контрольный опыт. Молярная масса эквивалентна
HNO3 равна массе моля.
Массовую долю азотной кислоты ан (в %) рассчитывают по
формуле
(V1-V2)/<0,0063-100
где Vi — объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия, пошедший на
титрование в контрольном опыте; Vs— объем 0,1 н. раствора гид-
роксида натрия, затраченный на титрование в основном опыте;
К—коэффициент поправки для 0,1 н. раствора гидроксида нат-
рия; 0,0063—масса азотной кислоты, соответствующая 1 см3
точно 0,1 н. раствора гидроксида натрия, г; т— масса навески
адипиновой кислоты.
Работа 2. Определение массовой доли щавелевой кислоты.
Щавелевую кислоту определяют перманганатометрически в кис-
лой среде:
2КМпО4 + 5Н2С2О4 + 3H2SO4 K2SO4 + 2MnSO4 + 10СО2 + 8НгО
Молярная масса эквивалента щавелевой кислоты равна V2
массы ее моля, т. е. 45,0185 г.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, р=1,84	Бюкс для взятия иавески
Перманганат калия, 0,05 н. раствор Колба коническая на 250 мл
124
Ход определения. Навеску адипиновой кислоты около
20 г переносят в коническую колбу емкостью 250 мл, добавляют
100 мл воды и 20 мл серной кислоты (1 :4). Нагревают до кипе-
ния и титруют 0,05 н. раствором перманганата калия до появле-
ния слабо-розового окрашивания.
Массовую долю щавелевой кислоты и2 (в %) вычисляют по
формуле
//<0,00225-100
Ш2 =---------------- ,
т
где V — объем 0,05 н. раствора перманганата калия, затрачен-
ный на титрование; — коэффициент поправки для 0,05 н. рас-
твора перманганата калия;» 0,00225— масса щавелевой кислоты,
соответствующая 1 см3 точно 0,05 н. раствора перманганата ка-
лия, г; т — навеска адапиновой кислоты. -
Малеиновый ангидрид
✓ °
н-с—сч
II >О	(Л/= 98,06)
II—	с— с(
ч
Белый кристаллический порошок с резким запахом, хорошо
растворяется во многих органических растворителях, в воде рас-
творим плохо. Применяют его в производстве ненасыщенных по-
лиэфиров и сополимеров. Для контроля качества малеинового
ангидрида (ГОСТ 11153—75) определяют массовую долю основ-
ного вещества (99,6%) и температуру кристаллизации (52,3°С).
Малеиновый ангидрид раздражает слизистые оболочки глаз,
верхних дыхательных путей и кожу, вдыхание его может вызвать
отравление. Пораженные места следует обильно промыть водой,
а затем слабым раствором соды. При измельчении малеинового
ангидрида необходимо надевать защитные очки.
Работа 3. Определение массовой доли малеинового ангид-
рида. В основе определения лежит реакция
н-с—с
II
н-с-с
Н —С —COONa
+ 2NaOH -* II	+ H2°
Н—С—COONa
Молярная масса эквивалента С4Н20з равна 49,029 г.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 1 н. раствор Бюкс для взятия навески
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой Колба коническая на 250 мл
раствор
125
Ход определения. Навеску малеинового ангидрида
~ 1,5 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую
колбу емкостью 250 мл и растворяют в 50 мл воды, а затем тит-
руют 1 н. раствором гидроксида натрия в присутствии фенолфта-
леина до слабо-розовой окраски.
Массовую долю малеинового ангидрида to (%) вычисляют по
формуле
Г/<0,049029-100
® ад-------—------,
т
где V — объем 1 н. раствора гидроксида натрия; — коэффици-
ент поправки для 1 н. раствора гидроксида натрия; т — навеска
ангидрида; 0,049029—масса малеинового ангидрида, соответст-
вующая 1 см3 точно 1 и. раствора гидроксида натрия, г.
Фталевый ангидрид
(Мг =148,12),
Белые кристаллы в виде длинных игл, в воде не растворим,
растворим во многих органических растворителях. Применяется
в производстве полиэфирных смол и пластификаторов. Фтале-
вый ангидрид раздражает кожу, слизистые оболочки глаз и верх-
них дыхательных путей. При попадании на кожу следует смыть
водой с мылом. Для контроля качества фталевого ангидрида
(ГОСТ 7119—77) определяют массовую долю основного вещест-
ва и температуру кристаллизации (табл. 5).
Таблица 5. Основные технические требования к качеству
фталевого ангидрида (ГОСТ 7119—77)
Марка	Мас. доля основного вещества ие менее, %	Температура кристаллиза- ции не ниже, °C
Марка А:		
сорт высший	99,8	130,9
сорт I Марка Б:	99,7	130,6
сорт высший	99,8	130,8
сорт I	99,7	130,6
В зависимости от применяемого сырья фталевый ангидрид вы-
пускают двух марок А и Б.
Работа 4. Определение массовой доли фталевого ангидри-
да. Определение основано на реакции этерификации с образова-
нием диметилового эфира фталевой кислоты:
126
Так как технический продукт содержит некоторое количество
фталевой кислоты, то для определения истинного содержания
фталевого ангидрида в испытуемом образце проводят два тит-
рования. Титрованием до этерификации определяют объем
раствора гидроксида натрия, израсходованного на фталевый
ангидрид и фталевую кислоту, после этерификации — только на
фталевую кислоту.
Чтобы определить расход раствора гидроксида натрия на
фталевый ангидрид, необходимо пересчитать объем титрованно-
го раствора гидроксида натрия в обоих случаях на 1 г взятого
для анализа вещества. Затем по разности величин определяют
фактическую массовую долю фталевого ангидрида.
Молярная масса эквивалента СвЩОз равна */г массе его
моля.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 0,5 н. раствор Бюкс для взятия навески
Метиловый спирт	Колба коническая на 250 мл с при-
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой шлифованным шариковым холодиль-
раствор
ником
Ход определения. Берут две навески фталевого ангид-
рида, каждая величиной от 1 до 1,2 г. Одну навеску mi раство-
ряют в 80 мл свежепрокипяченной воды, охлаждают без доступа
СО2 и титруют 0,5 н. раствором гидроксида натрия в присут-
ствии фенолфталеина (Vj).
Вторую навеску т2 растворяют в 20 мл безводного метило-
вого спирта, нагревают в течение часа при слабом кипении в
конической колбе, соединенной с обратным холодильником. За-
тем охлаждают, разбавляют свежепрокипяченной водой до объ-
ема ~70 мл и титруют 0,5 н. раствором гидроксида натрия
(У2) в присутствии фенолфталеина. Расход раствора гидрокси-
да натрия в обоих определениях пересчитывают на 1 г взятого
для анализа вещества. Для этого затраченный объем гидрокси-
да натрия в обоих титрованиях Vi и V2 (мл) делят соответст-
венно на взятые для каждого определения навески: Vi/mi и
и У21т2. Далее рассчитывают массовую долю фталевого ангид-
рида to (в %):
/ V, Го \
— КО,03725 -100,
mi т2 )
где К — коэффициент поправки для 0,5 н. раствора гидроксида
ратрия; 0,03725 — масса фталевого ангидрида, соответствующая
127
1 см3 точно 0,5 н. раствора гидроксида натрия, если реакция фта-
левого ангидрида проходит на 99,4%.
Эфиры акриловой и метакриловой кислот
Прозрачные бесцветные жидкости с резким характерным за-
пахом. Хорошо растворимы во многих органических растворите-
лях. В воде практически не растворимы (основные характеристи-
ки см. табл. 6).
Таблица 6. Технические требования к качеству некоторых эфиров
акриловой и метакриловой кислот
Эфир	Формула	мг	ГОСТ	Мас. доля основного вещества не менее, %	Мас. доля кислот, %	Плот- ность, г/см3
Метилакрилат	С4Н6О2	86,09	15811—74	Сорт I		(Р425)
				99,3	0,01	0,948
				Сорт II		
				98,5	0,025	0,951
Метилметакрн- -	- CsHgOa	100,11	20370—74	99,8	0,004	(Р420)
лат	» .					0,942
Бутилметакри-	СвНцОг	142,20	16756—71	Сорт I		
лат				99,0	0,02	—<
				Сорт II		
				96,5	0,04	
При хранении без ингибитора полимеризуются. В промышленно-
сти пластмасс находят самое широкое применение для производ-
ства гомополимеров и сополимеров. Обладают наркотическим и
общеядовитым действием.
Работа 5. Определение массовой доли свободных (акрило-
вой и метакриловой) кислот в эфире. Кислоту определяют пря-
мым титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина.
Реактивы н оборудование
Этиловый спирт	Колбы конические на 250 мл с при-
Гидроксид калия, 0,1 н. раствор шлифованной пробкой
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой Бюкс для взятия навески
раствор	Цилиндр мерный на 25 мл
Ход определения. В коническую колбу емкостью 250 мл
с притертой пробкой помещают ~10 г анализируемого эфира,
взвешенного с точностью до 0,001 г, растворяют эфир в 10—15 мл
этилового спирта и титруют содержимое колбы 0,1 н. раствором
гидроксида калия в присутствии фенолфталеина до неисчезаю-
щего в первый момент розового окрашения. Во время титрования
сильно взбалтывать колбу не рекомендуется.
128
Массовую долю акриловой (coi) или метакриловой (сое) кис-
лоты (%) вычисляют по формулам:
1/7(0,0072-100	ИХ0,0086.100
т	т
где V — объем 0,1 н. раствора гидроксида калия, израсходован-
ный на титрование; К — поправочный коэффициент для 0,1 и.
раствора гидроксида калия; 0,0072 — масса акриловой кислоты,
соответствующая 1 см3 точно 0,1 п. раствора гидроксида калия, г;
0,0086 — масса метакриловой кислоты, соответствующая 1 см3
точно 0,1 н. раствора гидроксида калия, г; т—масса навески
эфира.
Кислотное число исследуемого эфира (мг КОН/г) вычисляют
по формуле
ГКО,0056.1000
К. Ч. = -------------,
т
где 0,0056 — титр 0,1 н. раствора гидроксида калия.
Работа 6. Определение массовой доли эфиров акриловой и
метакриловой кислот методом щелочного омыления. Основано на
омылении эфира спиртовым раствором гидроксида калия:
СИ2 = С — COOR + КОН -► R — он + СН2 = С — COOK
I	I
СНз	СНз
Избыток щелочи оттитровывают соляной кислотой (титрование
обратное).
Молярная масса эквивалента эфира равна массе его моля.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт ректификат
Гидроксид калия, 0,1 н. раствор
Гидроксид калия, 0,5 н. спиртовой
раствор
Соляная кислота, 0,5 н. раствор
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 500 мл с при-
шлифованным шариковым холодиль-
ником
Трубка, наполненная натронной из-
вестью
Приготовление спиртового раствора гидроксида ка-
лия. 30 г гидроксида калия растворяют в 20 мл дистиллированной воды в
склянке с резиновой пробкой и добавляют этиловый спирт до 1 л. Раство-
ру дают отстояться в темном месте в течение 24 ч. Затем прозрачную жид-
кость сливают с осадка в склянку с резиновой пробкой.
Ход определения. Навеску эфира ~1 г, взятую в бюк-
се с точностью до 0,0002 г, смывают в коническую колбу ем-
костью 500 мл 10—15 мл этилового спирта. Затем к эфиру пи-
петкой прибавляют 40 мл 0,5 н. спиртового раствора гидрокси-
да калия, содержимое колбы перемешивают, колбу закрывают
холодильником, к верхнему концу которого присоединяют труб-
ку с натронной известью (чтобы предотвратить поглощение
5 — 458
129
щелочью диоксида углерода из воздуха), и нагревают колбу на
кипящей водяной бане в течение 2 ч. После охлаждения через
верх холодильника приливают 50 мл воды и избыток щелочи
оттитровывают 0,5 н. раствором соляной кислоты в присутст-
вии фенолфталеина до исчезновения розовой окраски индикато-
ра. Одновременно в тех же условиях проводят контрольный
опыт.
Число омыления (ч. с.) эфира (мг КОЫ/г) рассчитывают
по формуле
(V'l - Yd КО ,028-1000
ч. о. =--------------------,
т
где Vi — объем 0,5 н. соляной кислоты, израсходованный на
титрование контрольного опыта; У2 — объем 0,5 н. соляной кис-
лоты, израсходованный на титрование пробы; Д—коэффици-
ент поправки для 0,5 н. раствора соляной кислоты; т — навес-
ка эфира; 0,028 — титр 0,5 н. раствора гидроксида калия, г/мл.
Зная теоретическое эфирное число анализируемого эфира и
определив число омыления и кислотное число, массовую долю
эфира to (%) рассчитывают по формуле
Ч-О-надй — К.Ч.найд
w =------------------- 1UU.
Э.Ч.теор
Работа?. Определение массовой доли эфиров акриловой
и метакриловой кислот методом бромирования. Метод основан
на способности акриловых и метакриловых эфиров присоеди-
нять бром по месту разрыва двойной связи. В качестве броми-
рующего агента применяют смесь бромида калия КВг и брома-
та калия КВгОз (бромид-броматный раствор), который выде-
ляет бром при подкислении:
5КВг + КВгОз+ 6НС1->-ЗВг2 +6КС1 + ЗН2О
Вг	Вг
I	I
сн2 = С — COOR + Вг2 -> СН2 - С - COOR
I	I
СНз	СНз
Бромид-броматный раствор приливают в реакционную смесь в
избытке. По разности между взятым количеством брома и из-
быточным определяют количество брома, израсходованное на
бромирование метилметакрилата. Избыток брома определяют
иодометрически:
К1 + НС1->-КС1 + Н1
Br2 + 2HI -> 12 4- 2НВг
12 -|- 2Na2S2Oa -> 2NaI 4- Na2S4O4
130
Молярная масса эквивалента эфира равна 1/2 массы его
моля и, следовательно, 1 см3 0,1 н. раствора тиосульфата нат-
рия соответствует F граммам эфира:
Л = —
1000 ’
где М — молярная масса эквивалента эфира.
Реактивы и оборудование
Уксусная кислота, 50%-ный раствор
Бромид-броматный 0,1 н. раствор
Соляная кислота, р=1,19
Иодид калня, 10%-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный ра-
створ
Бюкс для взятия навески
Колба мерная на 100 мл с пришли
фованной пробкой
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка на 50 мл
Цилиндр мерный на 10 мл
Приготовление 0,1 н. бромид-броматного раствора.
2,8 г бромата калия и 12 г бромида калия растворяют в воде в мерной кол-
бе емкостью 1 л и доводят объем водой до метки.
Ход определения. Навеску мономера ~ 2 г, взятую
с точностью до 0,002 г, смывают небольшим количеством
50 %-ной уксусной кислоты в мерную колбу емкостью 100 мл.
Добавлением кислоты доводят уровень в колбе до метки. За-
крыв мерную колбу притертой пробкой, хорошо перемешивают
смесь. В чистую сухую коническую колбу емкостью 250 мл с
притертой пробкой вводят пипеткой 50 мл 0,1 н. бромид-бро-
матного раствора и 10 мл раствора эфира в уксусной кислоте.
Затем быстро добавляют туда же мерным цилиндром 10 мл
соляной кислоты (р=1,19), закрывают колбу пробкой и остав-
ляют стоять в течение 30 мин в темном месте. После этого
добавляют мерным цилиндром 10 мл 10%-ного раствора иоди-
да калия, колбу встряхивают 1—2 мин и выделившийся иод
оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия до соло-
менно-желтого цвета. Затем добавляют несколько капель 1%-
ного раствора крахмала и оттитровывают остаток иода. Парал-
лельно проводят контрольный опыт.
Массовую долю эфира со (%) в мономере рассчитывают по
формуле
(И1 — И2) Л7П00-100
(I)	---------------
ш10
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование контрольного опыта; V2— объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
анализируемой пробы; X — поправочный коэффициент для
0,1 н. раствора тиосульфата натрия; т — масса навески моно-
мера;. F—масса эфира, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, г.
5*
131
Винилацетат
О
II
СН2=СН-О—С-СНЭ (Mr = 86,05)
Винилацетат — бесцветная легкоподвижная жидкость с
эфирным запахом. Температура кипения 73 °C; р420=0,9342.
В воде растворяется плохо, хорошо растворим во многих орга-
нических растворителях. В промышленности его получают син-
тезом из уксусной кислоты и ацетилена. Применяется в качест-
ве исходного мономера в производстве поливинилацетата, поли-
винилового спирта и поливинилацеталей.
Для контроля качества продукта определяют содержание
винилацетата, содержание уксусной кислоты (не более
0,02%), содержание альдегидов (отсутствие).
Работа 8. Определение содержания винилацетата мето-
дом бромирования. Метод основан на способности винилацетата
присоединять бром по месту разрыва двойной связи. В качест-
ве бромирующего агента применяют бромную воду:
СН2 = СНОСОСНз + Вг2 -> СН2 - СН — ОСОСНз
Вг Вг
Бромную воду приливают в реакционную смесь в избытке.
По разности между взятым количеством брома и избыточным
определяют массу брома, израсходованную на бромирование
винилацетата. Избыток брома определяют иодометрически:
KI 4-НС1HI + КС1
Br2 + 2HI ->• 1-2 + 2НВг
I2 -f- 2Na2S2O3 2XaI + Na2S4O6
Молярная доля эквивалента винилацетата равна 1/2 массы
его моля.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт
Бромная вода (16 г брома в 1 л
воды)
Иодид калия, 10%-вый раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Бкжс для взятия навески
Колба мерная па 500 мл
Пипетка па 10 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Ход определения. Навеску винилацетата ——0,5 г, взя-
тую с точностью до 0,0002 г, смывают 15 мл этилового спирта
в мерную колбу емкостью 0,5 л и доливают водой до метки
при встряхивании. Затем отбирают пипеткой 10 мл раствора, по-
мещают его в коническую колбу емкостью 250 мл с притертой
пробкой и приливают 20 мл бромной воды. Закрытую колбу
выдерживают 20 мин и приливают 20 мл 10%-ного раствора
иодида калия и смесь сильно взбалтывают. Через 5 мин добав-
132
ляют 5—6 капель 1%-пого раствора крахмала и оттитровывают
выделившийся иод 0,1 и. раствором тиосульфата натрия. Одно-
временно проводят контрольный опыт.
Массовую долю винилацетата со (%) определяют по форму-
ле
(И1 - И2) КО,0043-500-100
to =-----------------------
mlO
где V\—объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
пробы; К — поправочный коэффициент для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; 0,0043 — масса винилацетата, соответствую-
щая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г; т —
масса навески мономера.
Работа 9. Определение содержания уксусной кислоты
(кислотное число). Уксусную кислоту определяют прямым тит-
рованием щелочью.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт	Колба коническая на 250 мл с при-
Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор шлифованной пробкой
Фенолфталеин, 1%-пый спиртовой Пипетка на 10 мл
раствор
Ход определения. Отмеряют пипеткой 10 мл мономе-
ра, помещают в коническую колбу емкостью 250 мл с притер-
той пробкой и растворяют в 50 мл этилового спирта. Взбалты-
вают и быстро титруют 0,1 н. раствором гидроксида натрия,
а в присутствии индикатора фенолфталеина до слабо-розовой
окраски.
Массовую долю уксусной кислоты со (%) вычисляют по
формуле
W,006-100
(О =: --------- ,
Юр
где V — объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия; К — коэффи-
циент поправки для 0,1 н. раствора гидроксида натрия; р—
плотность мономера; 0,0060 — количество уксусной кислоты,
соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора гидроксида нат-
рия, г.
Работа 10. Определение содержания ацетальдегида
Приготовление реактива. В 200 мл этилового спирта раство-
ряют 1 г солянокислого гидроксиламина, затем добавляют несколько капель
0,1 и/о-иого раствора метилового оранжевого. Цвет реактива доводят до оран-
133
жевого добавлением по каплям раствора соляной кислоты. Реактив может
храниться длительное время.
Ход определения. Для проведения пробы на альдегид
помещают 5 мл реактива в пробирку, прибавляют 1 мл испы-
туемого винилацетата, взбалтывают и через 1 мин сравнивают
с цветом реактива до прибавления пробы. При отсутствии аце-
тальдегида не должно происходить изменения цвета. При со-
держании в пробе уже 0,05% альдегида жидкость краснеет.
Диметилтерефталат
СООСРз
(Мт= 194,19)
Диметиловый эфир терефталевой кислоты — белый кристал-
лический порошок. В промышленности его получают окислением
n-ксилола. Применяют в производстве полиэтилентерефталата.
В соответствии с ГОСТ 11363—80 продукт контролируется по
массовой доле основного вещества (не менее 99, 96%), кислот-
ному числу (0,03), температуре кристаллизации (140,6°С), чис-
лу омыления (578+2).
7.4.	ПРОИЗВОДНЫЕ БЕНЗОЛА
В промышленности пластмасс нашли применение различные
производные бензола: фенолы, анилин, стирол. Поскольку эти
соединения содержат различные функциональные группы, для
их количественного определения предложено множество спосо-
бов. В техническом анализе преимущественное значение получи-
ли методы бромирования и диазотирования.
Метод бромирования позволяет определять содержание не-
предельных ароматических соединений, фенолов, ароматических
аминов. При бромировании непредельных соединений элемен-
тарный бром присоединяется по месту разрыва двойных свя-
зей.
При количественном определении фенолов и ароматических
аминов свободный бром замещает водород бензольного ядра.
Окси-группа и аминогруппа (заместители первого рода) увели-
чивают подвижность атомов водорода бензольного ядра, стоя-
щих в орто- и пара-положепиях:
134
Бромирование орто- и пара- замещенных фенолов происхо-
дит с образованием дигалогенозамещенных:
ОН
4,6-дибром- о -крезол
+ 2Вг2
п-крсзол
2,6-дибром-и-креэол
ЛГета-замещенные фенолы образуют трибромзамещенные
производные:
Таким образом, на бромирование 1 моль орто- и пара-заме-
щенного фенола расходуется 2 моль брома, а на 1 моль фенола
или его лгета-замещенного — 3 моль брома.
Метод диазотирования используют для количественного оп-
ределения ароматических аминов. Для первичных ароматиче-
ских аминов характерна реакция с азотной кислотой, в резуль-
тате которой образуются диазосоединения (соли диазония).
Так как азотистая кислота — вещество нестойкое, то при-
меняют ее соли в среде минеральной кислоты. Реакция проте-
кает по схеме
Ar - NH2 + NaNO2 + 2НС1 — [Ar - N2] + Cl~ + 2H2O + NaCl
В качестве титрованного раствора применяют раствор нит-
рита натрия. Конец диазотирования определяют по иодкрах-
мальной бумаге в качестве индикатора. Капля избыточной азо-
тистой кислоты, нанесенная на индикатор, окисляет иодид-ион
до иода. Иод, реагируя с крахмалом, окрашивает индикатор в
синий цвет:
2NaNO2 + 2НС1 + 2KI -> 2КС1 + I2 + 2NO + 2Н2О
135
Реакция диазотирования ведется при низкой температуре,
так как азотистая кислота, которая выделяется при взаимодей-
ствии минеральной кислоты с нитритом натрия, нестойкая и
при более высокой температуре разлагается. Кроме того, обра-
зующиеся в результате реакции соли диазония при более вы-
сокой температуре разлагаются с выделением азота.
Для проведения диазотирования необходим избыток мине-
ральной кислоты по сравнению с теоретически рассчитанным
количеством, так как в кислой среде получаются более стойкие
диазосоединения. Для ускорения процесса диазотирования к
кислотному раствору добавляют небольшое количество броми-
да калия.
Стирол (фенилэтилен, винилбензол)
СН=СН2
(Мг=104,151 )
Бесцветная прозрачная жидкость со специфическим запа-
хом. Растворяется во многих органических растворителях, в
воде практически не растворим. Технические требования к ка-
честву стирола (ГОСТ 10003—76) приведены в табл. 7. В про-
мышленности его получают дегидрированием этилбензола.
Применяется для получения гомополимера и сополимеров сти-
рола. Стирол легко воспламеняется. Пары стирола действуют
на нервную систему, раздражают слизистые оболочки.
Таблица 7. Технические требования к качеству стирола
(ГОСТ 10003—81)
Норма
Показатель
высший сорт I сорт
Мас. доля стирола, не менее, %
Наличие полимера
Оптическая плотность при длине волны 313 нм,
не более
Мас. доля пероксидных соединений, не более, %
Мас. доля карбонильных соединений в пересчете
на бензальдегид, не более, %
99,8
Отсутствие
0,235
0,003
0,01
99,6
Отсутствие
0,265
0,003
0,02
Работа 1. Определение массовой доли стирола. В завод-
ском аналитическом контроле часто используют метод броми-
рования стирола. Бромируют стирол в кислой среде бромид-
броматным раствором. В кислой среде бромид-броматная
смесь выделяет свободный бром по уравнению реакции
5КВг + КВгОз + 6НС1 3Br2 + 6КС1 + ЗН2О
136
Бром присоединяется по месту разрыва двойных связей:
+ Вг2
сн-сн2
I I
Вг Вг
Избыток брома, не вступивший в реакцию со стиролом,
реагирует с иодистоводородной кислотой с выделением свобод-
ного иода. Иодистоводородная кислота выделяется из иодида
калия в кислой среде:
KI + НС1-> КС1 + HI; ВГ2+2Н1->12+2НВг
Иод титруют тиосульфатом натрия:
1'2 + Ма2520з —2Nal -l-Na^Og
Молярная масса эквивалента стирола равна 1/2 массы его
моля. Данный метод не совсем точен, так как могут брониро-
ваться примеси непредельных соединений, находящиеся в про-
дукте.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт
Бромид-броматный, 0,1 и. раствор
(приготовление см. разд. 8.3, рабо-
та 7)
Соляная кислота, р=1,19
Иодид калия, 10 %-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 0,5%-ный ра-
створ
Бюкс для взятия навески
Колба коническая па 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка иа 50 мл
Цилиндр мерный на 25 мл
Ход определения. Навеску стирола ^0,15—0,2 г взве-
шивают в бюксе с точностью до 0,0002 г, растворяют в 5 мл
этилового спирта и переносят в коническую колбу емкостью
250 мл с притертой пробкой. Бюкс ополаскивают еще 5 мл эти-
лового спирта и присоединяют к раствору. Затем в колбу при-
ливают пипеткой 50 мл 0,1 н. бромид-броматного раствора,
10 мл концентрированной соляной кислоты и, быстро закрыв
колбу пробкой, перемешивают. По истечении 30 мин в колбу
быстро вливают из мерного цилиндра 10—15 мл 10%-ного
водного раствора иодида калия и выделившийся свободный иод
оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. В каче-
стве индикатора используют 0,5%-ный раствор крахмала, кото-
рый добавляют в конце титрования, когда цвет раствора станет
соломенно-желтым. Параллельно в тех же условиях ставят
контрольный опыт.
Массовую долю стирола в о (%) вычисляют по формуле
(1/, _ и2) КО ,0052- Юо
СО = ----------------- ,
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, затрачен-
ный на титрование в контрольном опыте; V2— объем 0,1 н.
137
раствора тиосульфата натрия, затраченный на титрование в
основном опыте; К — коэффициент поправки для 0,1 н. раство-
ра тиосульфата натрия; 0,0052 — масса стирола, соответствую-
щая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г; т —
масса навески стирола, г.
Работа 2. Определение массовой доли карбонильных сое-
динений. Массовую долю альдегидов определяют гидроксилами-
новым методом. Расчет ведут на бензальдегид:
Реактивы и оборудование
Метиловый спирт	Тимоловый синий, 0,1%-ный раствор
Гидроксид натрия, 0,05 и. раствор Пипетка на 25 мл
Гидроксиламин солянокислый	Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Ход определения. 25 мл стирола отмеряют пипеткой с
грушей в коническую колбу емкостью 250 мл с притертой проб-
кой, куда предварительно помещают 25 мл метилового спирта.
Затем прибавляют 8—10 капель 0,1%-ного раствора индика-
тора тимолового синего и нейтрализуют 0,05 н. раствором гид-
роксида натрия до красно-желтой окраски. Прибавляют пи-
петкой 25 мл нейтрализованного раствора солянокислого гид-
роксиламина в метиловом спирте (20 г гидроксиламина в 1 л
метилового спирта) и оставляют стоять в течение 1 ч, изредка
взбалтывая. После этого выделившуюся кислоту оттитровыва-
ют 0,05 н. раствором гидроксида натрия до красно-желтой окра-
ски. Одновременно в тех же условиях проводят контрольный
опыт.
Массовую долю альдегидов и (%) в пересчете на бензаль-
дегид вычисляют по формуле
(И1 — И2) Х0,0053-100
где Vi — объем 0,05 н. раствора гидроксида натрия, пошедший
на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,05 н. раст-
вора гидроксида натрия, пошедший на титрование в основном
опыте; К—коэффициент поправки для 0,05 н. раствора гидрок-
сида натрия*; 0,0053 — масса бензальдегида, соответствующая
1 см3 точно 0,05 н. раствора гидроксида натрия, г; р — плот-
ность стирола (0,906 г/см3).
Работа 3. Определение наличия полимера. Полимер в
стироле определяют добавлением к 5 мл стирола 25 мл этило-
138
вого спирта. В присутствии полимера происходит помутнение
раствора.
Содержание полимера можно определить рефрактометриче-
ски, пользуясь табл. 6 приложения.
Работа 4. Определение оптической плотности. Оптиче-
скую плотность стирола определяют спектрофотометрически
на кварцевом спектрофотометре СФ-4 (или СФ-4А) в прямо-
угольных кварцевых кюветах, как правило, с толщиной слоя
жидкости 5 мм.
Ход определения. Кварцевые кюветы дважды промы-
вают спиртом и высушивают на воздухе или в термостате. Чи-
стые кюветы в собранном виде устанавливают в оправу спект-
рофотометра и производят отсчет их оптической плотности по
отношению друг к другу для длины волны 313 нм.
Для определения светопропускаемости одну кювету запол-
няют испытуемым стиролом, другую оставляют пустой. Обе
кюветы устанавливают в оправу спектрофотометра и определя-
ют оптическую плотность испытуемого образца при длине вол-
ны 313 нм и толщине слоя 5 мм.
Оптическую плотность Do вычисляют по формуле Do =
=DO' — 0,195, где Do' — оптическая плотность образца, изме-
ренная по отношению к пустой кювете; 0,195 — оптическая плот-
ность контрольного образца по отношению к пустой кювете
для толщины слоя 5 мм.
Фенол (оксибензол)
ОН
|f^J (,Wr= 94,12)
Бесцветные или слабо-розовые кристаллы с характерным
запахом. В воде растворим ограниченно, растворим в бензоле,
растворах щелочей. Ядовит.
Существует много промышленных способов получения фено-
ла. В последнее время наибольшее распространение получил
синтез фенола совместно с ацетоном через изопропилбензол.
Применяется в производстве фенолоальдегидных смол.
Технические требования (по ГОСТ 236—68): массовая доля
фенола в техническом продукте не менее 98—99,9%; темпера-
тура кристаллизации не ниже 40,4°С; растворимость в воде при
20°С не менее 8 г в 100 мл воды.
Работа 5. Определение массовой доли фенола. В завод-
ской практике наибольшее распространение получил метод
бромирования, основанный на том, что фенол в водном раст-
воре количественно образует с бромом трибромфенол. Брониру-
ют фенол свободным бромом, который выделяется из бромид-
139
броматного раствора в кислой среде:
5КВг + КВгОз + 6НС1 -> ЗВг2 + 6КС1 + ЗН2О
Фенол, реагируя с бромом, количественно переходит внача-
ле в трибромфенол:
+ ЗПВг
а затем при избытке брома — в трибромфенолбром:
Прибавляемый иодид калия в кислом растворе выделяет
иодистоводородную кислоту:
KI +HC1-+KCI +HI
Под действием иодистоводородной кислоты трибромфенолбром
снова переходит в трибромфенол и не мешает количественному
определению фенола данным методом:
+i2
+ НВг
Избыток брома, не вступивший в реакцию с фенолом, реа-
гирует с иодистоводородной кислотой с выделением свободного
иода:
Вг2 + 2HI -+ 12 + 2НВг
Иод титруют тиосульфатом натрия:
I2+SNasSgOs->2NaI + 2N aaS^s
Из сопоставления веществ, участвующих в реакциях, видно,
что на 1 моль фенола расходуется 6 молярных масс эквивален-
тов брома, иода или тиосульфата. Отсюда молярная масса
эквивалента фенола равна 1/6 массы моля, т. е. 15,67 г.
140
Данной метод применим только для определения фенола
при отсутствии примесей, способных бромироваться.
\ Реактивы и оборудование
Бюкс для взятия
Колба мерная на
Пипетка на 25 и
Колба коническая па 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Цилиндр мерный на 25 мл
Бромид-броматуый, 0,1 н. раствор
(приготовление см. разд. 8.3, рабо-
та 7)	\
Соляная кислота,\р= 1,19
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат натриА. 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор	\
Ход определения. Навеску фенола г, взятую с
навески
500 мл
50 мл
точностью до 0,'002 г, помещают в мерную колбу емкостью
500 мл, растворяют в дистиллированной воде и доводят водой
до метки. На одно определение отбирают пипеткой 25 мл этого
раствора в колбу с притертой пробкой емкостью 250 мл, при-
бавляют пипеткой 50 мл 0,1 н. раствор бромид-броматной сме-
си и 10 мл концентрированной соляной кислоты. Раствор пере-
мешивают и оставляют на 20 мин в темном месте. После этого
к смеси прибавляют 15 мл 10%-ного водного раствора иодида
калия, оставляют на 15 мин в темном месте и выделившийся
иод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. В конце
титрования, когда цвет раствора станет соломенно-желтым,
добавляют несколько капель 1%-ного раствора крахмала в ка-
честве индикатора и титруют до исчезновения голубой окраски.
Параллельно ставят контрольный опыт в тех же условиях с
теми же реактивами, но вместо раствора фенола берут 25 мл
дистиллированной воды.
Массовую долю фенола со (%) рассчитывают по формуле
(Ц1 — У2) КО,001568-500-100
(1) =---------------------------
т25
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; V2— объем
0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титро-
вание в основном опыте; К. — коэффициент поправки для 0,1
раствора тиосульфата натрия; 0,001568 — масса фенола, соот-
ветствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия,
г; т — масса навески фенола.
Резорцин (ш-диоксибензол)
(.’Иг = 110,12)
Бесцветные кристаллы со слабым специфическим запахом и
сладковатым жгучим вкусом, краснеет от действия света и
влаги.
141
Массовая доля основного вещества (по ГОСТ 9970—74)
99,5%, температура кристаллизации 109,2°С.
Работа 6. Определение массовой доли резорцина. Для
количественного определения резорцина используют метод
бромирования. Реакции, проходящие в процессе анализа, опи-
сание методики определения и обозначение величин в расчет-
ной формуле даны при анализе фенола (разд. ^.4, работа 5).
Массовую долю резорцина ш (%) рассчитывают по формуле
(7j _К2) /<0,001835-500-100
(О = -------------------------------------- t
т(1Ъ
где 0,001835 — масса резорцина, соответствующая 1 см3 точно
0,1 и. раствора тиосульфата натрия, г.
Анилин (аминобензол)
(Мг =93,13)
Маслянистая прозрачная жидкость светло-желтого цвета.
При стоянии окисляется кислородом воздуха, изменяя свой
цвет до коричневого.
Технические требования по ГОСТ 313—77: массовая доля
анилина в высушенном продукте не менее 99,8%; влаги не
более 0,1%; нитробензола не более 0,001%; температура кри-
сталлизации не ниже — 6,5°С.
Работа 7. Определение массовой доли анилина. Количест-
венное определение содержания анилина ведется методом диа-
зотирования:
+ NaNO2 +2НС1 -*
N = NC1
+ NaCl +2Н2О
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, р = 01,19	Бюкс для взятия навески
Соляная кислота, 10%-ный раствор Колба мерная иа 500 мл
Бромид калия	Пипетка на 50 мл
Нитрит натрия, 0,5 н. раствор	Стакан химический на 300 мл
Иодокрахмальная бумага
Приготовление реактивов. 1. Приготовление иодокрахмальной
бумаги: 1 г крахмала смешивают с 5, мл воды и смесь медленно вливают
при постоянном перемешивании в 100 мл кипящей дистиллироваииой воды.
Кипятят в течение 2—3 мин и охлаждают. Затем к раствору добавляют
0,5 г. иодида калия. Этим раствором пропитывают беззольную фильтроваль-
ную бумагу, сушат ее при комнатной температуре в темном месте и наре-
142
зают на кусочки нужных размеров. Хранят иодкрахмальную бумагу в бан-
ке оранжевого стекла с притертой пробкой в темпом месте.
2. Приготовление 1 н. раствора нитрита натрия и установление его тит-
ра: 70 г чистого кристаллического нитрита натрия растворяют в дистилли-
рованной вода в мерной колбе емкостью 1000 мл и доводят объем водой до
метки. Титр приготовленного раствора устанавливают по навеске сульфанило-
вой кислоты: \
HO.sX J\ 2+NaNO2 +2НС1- J| J N NCI + №CI+2ЩО
J	\	I 1U -i о —\ .Л'
\
Навеску очищеннрй сульфаниловой кислоты 4—4,5 г, взятую с точно-
стью до 0,0002 г, помещают в стакан емкостью 1000 мл, растворяют в
200 мл дистиллированной воды, добавляют 12 мл 25%-ного раствора ам-
миака, разбавляют раствор водой до объема 800 мл и подкисляют 20 мл
концентрированной соляной кислоты. Охлаждают во льду до температуры
не выше -J-100 и титруют приготовленным раствором нитрита натрия. Тит-
рование считают закопченным, если после выдержки в течение 3 мин капля
раствора, нанесенная па йодкрахмальную бумагу, будет давать синее пятно.
Молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора NaNOz
вычисляют но формуле
_ ml 000
С~ И173.2 ’
где т — масса навески сульфаниловой кислоты; 173,2 — молярная масса эк-
вивалента сульфаниловой кислоты, г; V — объем раствора нитрита натрия,
израсходованного на титрование.
Очистку сульфаниловой кислоты производят методом перекристаллиза-
ции. Для этого сульфаниловую кислоту дважды перекристаллизовывают из
кипящей воды, фильтруют и сушат до постоянной массы в сушильном шка-
фу при температуре 120°С.
0,5 н. раствор NaNOs готовят разбавлением 1 н. раствора нитрита нат-
рия.
Примечание. При работе с йодкрахмальпой бумагой следует иметь
в виду, что синее пятно на бумаге может образоваться и в отсутствие нит-
рит-иопа за счет окисления иодид-иона кислородом воздуха в среде сильной
кислоты. Нитрит-иоп дает пятно ярко-синего цвета с фиолетовым ободком,
а пятно от кислоты имеет фиолетовый оттенок, бурый по краям.
Ход определения. Перед определением анилин сушат
над расплавленным гидроксидом натрия или калия в течение
12 ч и фильтруют. Навеску ~10 г сухого анилина взвешивают
в бюксе и количественно переводят в мерную колбу емкостью
500 мл, смывая бюкс 25 мл концентрированной соляной кисло-
ты; объем колбы доводят дистиллированной водой до метки.
Для анализа берут пипеткой 50 мл полученного раствора, пере-
носят в стакан емкостью 300 мл, добавляют 100 мл воды,
10 мл 10 %-ной соляной кислоты, 1 г бромида калия и титру-
ют 0,5 н. раствором нитрита натрия при температуре раствора
15—20°С.
Первое титрование производят приближенно, добавляя по
5 мл нитрита натрия до появления синего пятна на иодкрах-
143
мальной бумаге. Затем титрование производят повторно для
новой порции раствора, медленно приливая при перемешивании
почти весь нужный объем (90%) нитрита натрия. Под конец
титрования нитрит натрия добавляют по каплям и проводят
пробу на иодкрахмальную бумагу после добавления каждой
капли нитрита.	/
Титрование считают законченным, если кайля раствора,
нанесенная на иодкрахмальную бумагу, через 3 мин после при-
бавления последней порции нитрита натрия дает посинение.
Параллельно ставят контрольный опыт для определения
чувствительности индикаторной бумаги. Дл£ этого в стакан
наливают все реактивы, кроме анализируемого продукта, в
тех же количествах и титруют по каплям раствором нитрита
натрия до появления характерного посинения иодкрахмалыюй
бумаги.
Массовую долю анилина ш (%) вычисляют по формуле
(1% - /2) КО,04656-500-1'00
т50	’
где V! — объем 0,5 н. раствора нитрита натрия, израсходован-
ный на титрование пробы; V2— объем 0,5 н. раствора нитрита
натрия, израсходованный на титрование контрольного опыта
(для установления чувствительности иодкрахмальной бумаги);
К— коэффициент поправки для 0,5 н. раствора нитрита нат-
рия; 0,04656 — масса анилина, соответствующая 1 см3 точно
0,5 н. раствора нитрата натрия, г; т — масса навески анилина.
7.5.	АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ
В промышленности пластмасс из азотсодержащих соедине-
ний для синтеза полимеров и смол используют мочевину (кар-
бамид), меламин, гексаметилендиамин, гексаметилентетрамин
(уротропин), акрилонитрил, толуилендиизоцианат. Значение
перечисленных соединений велико в производстве мочевино-
альдегидных смол и пластических масс на их основе, в про-
изводстве полиамидов и полиуретанов.
Мочевина (карбамид)
О
II
H2N—С—NH2 (Мг=60,05)
Белые кристаллы или гранулы. Растворяется в воде, мети-
ловом спирте. В промышленности мочевину получают синтезом
из аммиака и диоксида углерода.
Количественное определение мочевины сводится к определе-
нию азота по Кьельдалю или по видоизмененному методу.
144
Таблица 8. Технические требования к качеству мочевины
\	(ГОСТ 2081—75)
\	Показатель	Норма, мае. доля, %	
	высший сорт	I сорт
Азот в пересчете на сухое вещество, ие мепее	46,3	46,2
Свободный аммиакдие более	0,01	0,01
Железо в пересчете Ш оксид Ге20з, не более	0,0005	0,001
Вода, не более	\	0,2	0,3
Работа 1. Определение массовой доли азота- Расчет ве-
дут на азот аммонийной соли, которая, образуется в результате
гидролиза мочевинц:
СО (МН2Д + H2SO4 + Н2О СО2 + (NH4)2SO4
Массовую долю аммонийной соли определяют по методу
Крапивина. Для этого к раствору прибавляют формалин. Об-
разующееся при этом слабое органическое основание — гекса-
метилентетрамин — не реагирует на индикатор и позволяет
оттитровать выделившуюся по реакции кислоту:
2 (NH4)2 SO4 + 6СН2О -> (СН2)б N4 + 2Н28О4 + 6Н2О
Согласно соотношению веществ, участвующих в реакциях:
СО (NH2)2 (NH4)2 SO4 -> I hSOj -> 2NaOH
Молярная масса эквивалента азота равна 1/2 массы его моля.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, р= 1,84
Сериал кислота, 0,5 н. раствор
Гидроксид натрия, 5 н. раствор
Формалин, 25%-ный раствор
Гидроксид натрия, 1 и. раствор
Метиловый красный, 0,1%-ный спир-
товой раствор
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Тимолфталеин, 0,1%-иый спиртовой
раствор
Бюкс для взятия навески
Колба Кьельдаля
Колба коническая на 250 мл
Цилиндр мерный на 50 мл
Ход определения. Навеску мочевины г, взятую с
точностью до 0,0002 г, вносят в круглодонную колбу с длинным
горлом (колбу Кьельдаля, см. рис. 45, а). Остаток навески па
горле колбы осторожно смывают в колбу 3—5 мл воды и при-
бавляют 3 мл серной кислоты.
Содержимое колбы перемешивают, закрывают крышкой-
колпачком и осторожно нагревают на асбестовой сетке до пре-
кращения бурного выделения пузырьков СО2. Затем нагревание
усиливают до слабого кипения жидкости и продолжают его до
полного прекращения выделения отдельных пузырьков двуок-
сида углерода и появления белых паров серной кислоты.
145
Охладив раствор, добавляют 50 мл дистиллированной воды,
перемешивают и переносят в коническую колбу емкостью
250 мл. Прибавляют 2—3 капли индикатора метилового крас-
ного и нейтрализуют избыток кислоты 5 н. раствором щелочи
до перехода розовой окраски раствора в желтую, а затем при-
бавляют по каплям 0,5 н. раствор серной кислоты До появления
вновь светло-розового окрашивания.
К нейтрализованному раствору прибавляют 40 мл 25%-ного
раствора формалина, 5 капель смешанного индикатора (смесь
равных объемов фенолфталеина и тимолфталеина) и через 1 —
2 мин титруют выделившуюся кислоту 1 н. раствором гидрок-
сида натрия до появления розовой окраски раствора, не исче-
зающей в течение 1—2 мин.
Раствор после прибавления формалина приобретает розовую
окраску. По мере титрования окраска раствора переходит вна-
чале в желтый, а затем в розовый цвет, что указывает на ко-
нец титрования.
Массовую долю азота coi (%) в пересчете на сухое вещест-
во вычисляют по формуле
_ W),014.100-100
1	т(100 — шв)
где V — объем 1 и. раствора гидроксида натрия, пошедший на
титрование; К. — коэффициент поправки для 1 н. раствора гид-
роксида натрия; т — масса навески мочевины, г; сов— мае.
доля воды 0,014— масса азота, соответствующая 1 см3 точно
1н. раствора гидроксида натрия, г.
Результаты определения можно выразить в пересчете па
мочевину, умножив массовую долю азота (%) на фактор пе-
ресчета, равный 2,145.
Работа 2. Определение содержания свободного аммиака.
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, 0,1 н. раствор Колба коническая на 500 мл
Метиловый оранжевый, 0,1°/о-ный
раствор
Ход определения. Навеску 50 г мочевины, взвешенную
с точностью до 0,01 г, помещают в коническую колбу емкостью
500 мл, растворяют в 200 мл дистиллированной воды, добавля-
ют 3—5 капель индикатора метилового оражевого и титруют
0,1 н. раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски
раствора в оранжевую.
Массовую долю свободного аммиака со (%) рассчитывают
по формуле
^0,0017-100
СО =  --------- f
т
146
где V —Хобъем 0,1 н. раствора соляной кислоты, израсходован-
ный на титрование; т — масса навески мочевины; К—коэффи-
циент поправки для 0,1 и. раствора соляной кислоты;
0,0017 — масса аммиака, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н.
раствора соляной кислоты, г.
Работа\з. Определение массовой доли воды. Воду опреде-
ляют ускоренным методом — облучением мочевины инфракрас-
ными лучами. \
\	Оборудование
Алюминиевый бюкс \	Эксикатор
Установка с лампой инфракрасного
излучения
Ход определения. Навеску мочевины ~5 г взвеши-
вают в алюминиевом бюксе с точностью до 0,0002 г. Бюкс по-
мещают в установку под лампой (см. рис. 22) на расстоянии
15—18 см. Сушат при температуре 70—75°С в течение 15 мин.
Затем бюкс закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе и
взвешивают.
Массовую долю воды сов (%) вычисляют по формуле
«1—
<ов =------100,
т3
где mi — масса бюкса с мочевиной до высушивания; ш2— мас-
са бюкса с мочевиной после высушивания; т3— масса навески
мочевины, взятой на анализ.
Работа 4. Определение массовой доли железа. Массовую
долю железа в мочевине определяют колориметрически, мето-
дом стандартных серий. Определение заключается в том, что
готовят два раствора — испытуемый и эталонный, который
имеет точно известную концентрацию определяемого компонен-
та. Fe3+ образует окрашенное комплексное соединение с родани-
дом аммония, которое хорошо растворимо в изоамиловом спир-
те, чем и пользуются для того, чтобы его выделить, так как в
присутствии ряда посторонних ионов он разрушается.
Сравнением растворов устанавливают массовую долю желе-
за в техническом продукте.
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, р—1,19
Перманганат калия, 0,1 н. раствор
Роданид аммония, 10%-ный раствор
Изоамиловый спирт
Эталонный раствор соли железа
Колба мерная иа 100 мл
Цилиндр мерный на 50 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка на 10 мл
Приготовление эталонного раствора, содержащего
FejOs, 6,04 г перекристаллизованных железоаммонийных квасцов помещают
в мерную колбу емкостью 1000 мл и растворяют в 200—300 мл воды. К ра-
створу прибавляют 25 мл концентрированной серной кислоты и объем жид-
кости в колбе доводят водой до метки. Раствор тщательно перемешивают.
147
1 мл полученного раствора содержит 1 мг Fe2O3. Для работы раствор раз-
бавляют в 10 раз, так чтобы 1 мл его содержал 0,1 мг Fe2O3,
Ход определения. 10 г испытуемой мочевины, взвешен-
ной с точностью до 0,01 г, растворяют при нагревании в смеси,
состоящей из 40 мл дистиллированной воды и 10 мл концент-
рированной соляной кислоты. К раствору по каплям прибавля-
ют 0,1 п. раствор перманганата калия (чтобы окислить Fe21- в
Fe3+) до появления розовой окраски, затем нагревают на водя-
ной бане и кипятят в течение 5 мин. После охлаждения раст-
вор переливают в мерную колбу емкостью 100 мл, доводят
объем дистиллированной водой до метки и тщательно переме-
шивают.
В градуированный цилиндр с притертой пробкой емкостью
50 мл вносят пипеткой 10 мл приготовленного раствора, при-
бавляют 5 Мл 10°/о-пого раствора роданида аммония или ка-
лия, перемешивают, добавляют 10 мл изоамилового спирта и
снова перемешивают.
Одновременно готовят раствор сравнения. Для этого берут
те же объемы воды, соляной кислоты и перманганата калия,
кипятят 5 мин, затем переносят в мерную колбу емкостью
100 мл и разбавляют водой до метки. 10 мл приготовленного
раствора переносят в цилиндр емкостью 50 мл, прибавляют
0,5 мл эталонного раствора, 5 мл 10%-пого раствора роданида
аммония, перемешивают, добавляют 10 мл изоамилового спир-
та и снова перемешивают.
Если окраска раствора, содержащего мочевину, менее ин-
тенсивна, чем эталонного раствора, то содержание железа в
техническом продукте не превышает нормы, установленной стан-
дартом. Сравнение интенсивности их окраски производят после
уравнивания объемов жидкости и взбалтывания содержимого
обоих цилиндров.
Меламин C3H6N6 (Мг= 126,13)
Белое мелкокристаллическое вещество. Температура плав-
ления 354°С. При осторожном нагревании сублимируется, прн
сильном нагревании разлагается. Растворим в горячей воде;
не растворим в этиловом спирте и других органических раст-
ворителях. В промышленности меламин получают нагреванием
дициандиамида под давлением в присутствии свободного ам-
миака.
Технические требования по ГОСТ 7579—76: массовая доля
меламина в сухом продукте не менее 99,7%; массовая доля во-
ды не более 0,2%; массовая доля железа не более 0,0005%; не-
растворимые в воде вещества отсутствуют.
Работа 5. Определение массовой доли меламина. Метод
основан на взаимодействии меламина с пикриновой кислотой с
148
образованием пикрата меламина. Массовую долю меламина оп-
ределяют исходя из массы осадка пикрата меламина.
Р
Уксусная ледяная кислота
Пикриновая кислота, насыщенный
раствор
Бюкс для взятия навески
Стакан химический па 500 мл
еактивы и оборудование
Воронка фарфоровая для фильтро-
вания
Колба мерная на 500 мл
Пипетка на 50 мл
Тигель-фильтр с фильтрующей пла-
стинкой
X од о п р ед е л е н и я. 1 г растертого в тонкий порошок ме-
ламина взвешивают с точностью до 0,0002 г, переносят в ста-
кан емкостью 500 мл и растворяют в 30 мл горячей воды при
нагревании почти до кипения в течение 20 мин. Раствор охлаж-
дают и фильтруют через фарфоровую воронку. Фильтр с осад-
ком пятикратно промывают водой порциями по 10 мл, затем
фильтрат и промывные воды переводят в мерную колбу емко-
стью 500 мл, доливают дистиллированной водой до метки и
перемешивают.
Пипеткой отбирают 50 мл полученного раствора, переносят
в стакан емкостью 500 мл с. двумя метками, указывающими
объем 200 и 400 мл, и добавляют 5 мл ледяной уксусной кис-
лоты. Раствор разбавляют кипящей водой до метки 200 мл и
приливают топкой струей (без перемешивания) насыщенный
раствор пикриновой кислоты до момента образования первых
кристаллов пикрата. В этот момент прекращают приливание
раствора пикриновой кислоты, стакан с раствором помещают
в холодную воду или снег, дают пикрату кристаллизоваться
без перемешивания.
Через 10 мин приливают раствор пикриновой кислоты до
метки 400 мл, жидкость с осадком перемешивают, охлаждают
до 20°С и выдерживают при этой температуре 1—1,5 ч. Затем
осадок фильтруют через предварительно взвешенный с точно-
стью до 0,0002 г фильтр-тигель с фильтрующей пластинкой № 1
или № 2, отсасывают жидкость и 3—4 раза промывают осадок
небольшими порциями насыщенного раствора пикрата мелами-
на. Тигель с осадком сушат в термостате при 105—110°С до
постоянной массы.
Массовую долю меламина со (%) вычисляют по формуле
0,0022) 100.0,355-500-100
(1) =-------------------------- ,
m50 (100 — тч)
где т — навеска меламина; т, — масса осадка пикрата мела-
мина; 0,0022 — растворимость пикрата меламина при темпера-
туре 20°С в 400 см3 жидкости, из которой выпадает осадок;
0,355 —множитель для перевода массы пикрата на массу ме-
ламина; т.2 — масса воды.
149
Работа 6. Определение содержания воды. Воду определя-
ют высушиванием меламина до постоянной массы. Высушива-
ние ведут ускоренным методом — облучением инфракрасными
лучами или сушкой в термошкафу при 100—Ю5°С. Методику
определения и расчет см. разд. 6.1 или 6.2.
Работа 7. Определение массовой доли железа. Массовую
долю железа в меламине определяют методом колориметриче-
ского титрования, добиваясь одинаковой окраски раствора ме-
ламина и воды, к которой постепенно добавляют эталонный
раствор железа.
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, р=1,19
Бромная вода (16 г брома в 1 л
воды)
Изоамиловый спирт
Роданид аммония, 10%-ный раствор
Эталонный раствор железа
Колба коническая на 250 мл
Колба мерная на 100 мл
Пипетка на 5 мл
Цилиндр мерный на 50 мл с при-
шлифованной пробкой
Мнкробюретка
Приготовление эталонного раствора, содержащего
Fe2O3. 0,864 г железоаммонийных квасцов растворяют в мерной колбе ем-
костью 1000 мл, подкисляют 25 мл серной кислоты (пл. 1,84) и доводят
объем раствора до метки. Берут 10 мл полученного раствора и разбавляют
водой до 100 мл. 1 мл этого раствора содержит 0,00001 г железа. Раствор
применяют свежеприготовленным.
Ход определения. Взвешивают 1 г меламина с точно-
стью до 0,01 г, помещают в коническую колбу емкостью 250 мл
и растворяют при кипячении в смеси, состоящей из 80 мл дис-
тиллированной воды, 2 мл бромной воды, содержащей 16 г
брома в 1 л, и 5 мл соляной кислоты. Смесь кипятят до удале-
ния запаха брома, охлаждают и переводят в мерную колбу ем-
костью 100 мл. Доводят объем раствора до метки и перемеши-
вают.
25 мл полученного раствора переносят в градуированный
цилиндр с притертой пробкой емкостью 50 мл. Берут другой
такой же цилиндр и вносят в него 25 мл раствора, приготов-
ленного разбавлением дистиллированной водой 5 мл концент-
рированной соляной кислоты до объема 100 мл. Затем в оба ци-
линдра добавляют по 5 мл изоамилового спирта и по 5 мл
10%-ного раствора роданида аммония. Смесь встряхивают, оба
цилиндра ставят на белую бумагу. Если окраска цилиндра, где
находится только раствор соляной кислоты, окажется слабее,
чем в определяемом растворе, то в первый цилиндр прибавля-
ют из микробюретки эталонный раствор железа, взбалтывают,
сравнивают окраску. Так повторяют до тех пор, пока опа в
обоих цилиндрах не сравняется.
Массовую долю железа со (%) вычисляют по формуле
V0,00001 -100.100-100
w =-------------------- ,
т25 (100 — mi)
150
где V — объем эталонного раствора железа, израсходованный
на выравнивание окраски; т — масса навески меламина;
0,00001-—масса железа в 1 см3 эталонного раствора; т2 —г
массовая доля воды.
Гексаметилентетрамин (уротропин) (CH2)6N4 (Л4Г= 140,19)
Крупнокристаллический исслеживающийся порошок белого
цвета. Улетучивается при нагревании, не плавясь. Растворяется
в воде и этиловом спирте. При попадании па кожу вызывает
раздражение.
В промышленности гексаметилентетрамин получают конден-
сацией аммиака с формальдегидом. Технические требования по
ГОСТ 1381—73: массовая доля аминов не менее 99,5%; воды
не более 0,5%.
Работа 8. Определение массовой доли гексаметилентетра-
мина. Определение основано на реакции кислотного гидролиза.
При действии серной кислоты гексаметилентетрамин разлагает-
ся с выделением формальдегида и образованием сульфата ам-
мония:
(СН2)6 N4 + 2112SO4 + 6Н2О -> 6С112О + 2 (NH4)2 SO4
По массе кислоты, затраченной па образование аммонийной
соли, рассчитывают массовую долю гексаметилентетрамина. Мо-
лярная масса эквивалента гексаметилентетрамина равна '/4
массы его моля.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, 1 н. раствор
Гидроксид натрия, 1 н. раствор
Метиловый оранжевый, 0,1%-ный
раствор
Бюкс для взятия иавески
Колба коническая на 250 мл
Пипетка на 50 мл
Ход определения. Навеску гексаметилена ~ 1 г, взятую
с точностью до 0,0002 г, вносят в коническую колбу емкостью
250 мл и приливают 500 мл 1 н. серной кислоты. Нагревают на
кипящей водяной бане до исчезновения запаха формальдегида,
выделяющегося в результате гидролиза. Реакция продолжается
2—3 ч.
Охладив раствор, избыток кислоты оттитровывают 1 н. ра-
створом гидроксида натрия в присутствии индикатора метилово-
го оранжевого.
Массовую долю гексаметилентетрамина со (%) вычисляют
по формуле
(У1К1-У2К2) 0,035-100
to =------------------—— ,
т
где Vi — объем 1 н. раствора серной кислоты; К,— коэффици-
ент поправки для 1 н. раствора серной кислоты; У2— объем
151
I п. раствора гидроксида натрия; К2 — коэффициент поправки
для 1 н. раствора гидроксида натрия; 0,0350 — масса гексаме-
тилентетрамина, соответствующая 1 см3 точно I н. раствора
серной кислоты, г; т — навеска гексаметилентетрамина.
Акрилонитрил (нитрил акриловой кислоты)
СН2=СН—CN (Мг=53,06)
Бесцветная подвижная жидкость со слабым запахом. Тем-
пература кипения 77,3°С, температура плавления —82°С. По
ГОСТ 11097—86 р420 0,80004-0,8060 г/см3, показатель прелом-
ления Пд20 1,3910-41,392. Токсичен. Растворяется во многих ор-
ганических растворителях, в воде практически не растворим.
Хранится в присутствии ингибиторов (гидрохинон, пирогал-
лол) .
В промышленности акрилонитрил получают окислительным
аммонолизом пропилена или прямым синтезом из ацетилена и
цианида водорода. Применяют для изготовления синтетическо-
го волокна «нитрон» и для сополимеризации с другими моно-
мерами.
Для определения содержания акрилонитрила в исследуемом
продукте пользуются либо методом Кьельдаля, либо потен-
циометрическим методом.
Работа 9. Определение массовой доли азота по Кьельда-
лю. Сущность метода состоит в том, что азот органического ве-
щества при нагревании с концентрированной серной кислотой
образует сульфат аммония. При действии концентрированного
раствора щелочи из сульфата аммония выделяется аммиак, ко-
торый поглощается определенным количеством титрованного
раствора кислоты, а затем избыток кислоты титруют раствором
щелочи.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, р = 1,84
Серная кислота, 1 и. раствор
Гидроксид натрия, 40%-ный раствор
Гидроксид натрия, 1 п. раствор
Метиловый оранжевый, 0,1%-ный
раствор
Бюкс для взятия иавески
Колба Кьельдаля
Прибор Кьельдаля
Ход определения. Навеску акрилонитрила ~1 г, взя-
тую с точностью до 0,0002 г, помещают в колбу Кьельдаля (см.
рис. 45, а), прибавляют кристалл сульфата меди (для ускоре-
ния разложения) и вливают 25 мл серной кислоты. Колбу за-
крывают крышкой, закрепляют с помощью штатива в слегка
наклонном положении над асбестовой сеткой под тягой и
нагревают сначала маленьким пламенем в течение 15 мин, а
затем более интенсивно, пока жидкость не начнет кипеть. На-
гревание продолжают до тех пор, пока раствор в колбе не
станет прозрачным и бесцветным.
152
После охлаждения раствор переносят в перегонную колбу
емкостью 250 мл и вливают 50 мл дистиллированной воды.
Колбу Кьельдаля многократно промывают небольшим количе-
ством воды и промывные воды сливают в колбу с раствором.
Затем эту колбу закрывают пробкой, имеющей два отвер-
стия— для капельной воронки и для каплеуловителя (см. рис.
45, б). Каплеуловитель соединяют с холодильником, конец ко-
торого помещен в коническую колбу (приемник), содержащую
25 мл 1 н. раствора серной кислоты. В капельную воронку на-
ливают 100 мл 40%-ного раствора гидроксида натрия и медлен-
но приливают его в перегонную колбу. Колбу нагревают внача-
ле интенсивно, чтобы быстро довести ее содержимое до кипе-
ния, а затем умеренно, до тех пор, пока не будет отогнано око-
ло 2/3 жидкости, и проверяют красной лакмусовой бумагой от-
сутствие аммиака в капле дистиллята.
По окончании перегонки промывают холодильник дистилли-
рованной водой и избыток кислоты титруют 1 н. раствором гид-
роксида натрия в присутствии индикатора метилового оранже-
вого. По количеству выделившегося аммиака вычисляют содер-
жание азота в анализируемом продукте.
Массовую доля азота и (%) рассчитывают по формуле
(25Kt - VT<2)0,014-100
<0 =------------------- t
т
где Kt — коэффициент поправки для 1 п. раствора серной кис-
лоты; Ki— коэффициент поправки для 1 и. раствора гидрокси-
да натрия; V — объем 1 н. раствора гидроксида натрия, израс-
ходованный на титрование избытка кислоты; т — масса навески
акрилонитрила; 0,014— масса азота, соответствующая 1 см3
точно 1 н. раствора серной кислоты, г.
На основе полученных данных можно вычислить массовую
долю акрилонитрила (%), умножив массовую долю азота (%)
на фактор пересчета, равный 3,786.
Работа 10. Определение массовой доли акрилонитрила по-
тенциометрическим методом. Метод основан на взаимодействии
акрилонитрила с сульфитом натрия:
СН2 = CH - CN + Na2SO3 + Н2О -> Na2SO3CH2 - CH2CN + NaOH
Выделяющаяся в результате реакции щелочь потенциомет-
рически оттитровывается соляной кислотой. Молярная масса
эквивалента акрилонитрила равна массе его моля.
Реактивы и оборудование
Диоксан
Сульфит натрия, 0,5 н. раствор
Соляная кислота, 0,1 и. раствор
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка на 25 мл
Установка для потенциометрического
титрования
153
Ход определения. Навеску акрилонитрила г, взя-
тую с точностью до 0,002 г, вносят в коническую колбу с при-
торной пробкой емкостью 250 мл , растворяют в 25 мл диокса-
на и приливают пипеткой 25 мл 0,5 н. раствора сульфита нат-
рия. Содержимое колбы перемешивают и через 30 мин выделив-
шуюся щелочь потенциометрически титруют 0,1 н. раствором
соляной кислоты.
Перед титрование анализируемой пробы замеряют потен-
циал стеклянного электрода в контрольном растворе. Для это-
го в стакан вносят 25 мл 0,5 н. раствора сульфита натрия и
150 мл дистиллированной воды. В раствор опускают стеклян-
ный и каломельные электроды, включают мешалку и замеря-
ют на потенциометре значение потенциала стеклянного электро-
да (мВ). Затем контрольный раствор выливают и электроды
тщательно промывают дистиллированной водой. Анализируе-
мую пробу количественно переносят в чистый стакан, прилива-
ют 125 мл дистиллированной воды и погружают электроды.
Титрование ведут до значения потенциала стеклянного эле-
ктрода в контрольном растворе, после чего отмечают объем ра-
створа соляной кислоты, пошедший на титрование анализируе-
мой пробы.
Массовую долю акрилонитрила в ш (%) вычисляют по фор-
муле
ГЛГ-0,0053-100
(1) =------------- f
т
где V—объем 0,1 н. раствора соляной кислоты, затраченный
на титрование анализируемой пробы; К.— коэффициент поправ-
ки для 0,1 н. раствора соляной кислоты; 0,0053 — масса акри-
лонитрила, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора соля-
ной кислоты, г; т — навеска акрилонитрила.
7.6. ИНИЦИАТОРЫ
В качестве инициаторов радикальной полимеризации при-
меняют перекисные соединения, такие, как пероксида бензоила
и водорода, персульфаты и др. При нагревании пероксиды раз-
лагаются с образованием свободных радикалов, которые стано-
вятся источником роста полимерной цепи.
Пероксид бензоила (С6Н5СОО)2 (Л4Г = 242,16)
Белые кристаллы без запаха. Не растворима в воде, в спир-
те, растворима во многих органических растворителях, мономе-
рах. По ГОСТ 14888—78 массовая доля пероксида бензоила в
сухом продукте не менее 98%. Период полураспада 13 ч при
70°С и 24 мин при 100°С. Сухой пероксид бензоила взрывается
154
при трении и ударе. Бурно разлагается при температуре плав-
ления 101°С. При работе с пероксидом бензоила необходимо
строго соблюдать меры предосторожности.
Работа 1. Определение массовой доли пероксида бензоила.
Количественное определение основано на способности перокси-
да бензоила в кислой среде выделять иод из иодида калия:
(С6Н5СОО) 2+2 К1 + 2С Н3СОО11->2С6! 15СООН + 2СН3СОО К + Ь
Выделяющийся в результате реакции иод оттитровывают раст-
вором тиосульфата натрия:
I2 + 2Na2S2O3-> 2NaI + Na2S4O6
Молярная масса эквивалента пероксида бензоила равна */2
массе его моля.
Ацетон
Уксусная кислота ледяная
Иодид калия, насыщенный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Реактивы и оборудование
Крахмал, 1%-ный раствор
Колбы конические на 150 мл с при-
шлифованной пробкой
Градуированная пипетка на 5 мл
Цилиндры на 10 и 25 мл
Ход определения. Навеску перекиси бензоила ~0,2 г,
взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют в конической кол-
бе в 10 мл ацетона, добавляют 3 мл насыщенного раствора ио-
дида калия и подкисляют несколькими каплями уксусной кис-
лоты. Через 20—25 мин раствор разбавляют 15 мл воды и от-
титровывают выделившийся иод 0,1 н. раствором тиосульфата
натрия в присутствии крахмала, добавляемого .в конце титро-
вания. Параллельно в тех условиях проводят контрольный опыт.
Массовую долю пероксида бензоила и (%) вычисляют по фор-
муле
(17; -И2) /<0,01211-100
<0 =
т
где У! — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование пробы; У2— объем 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия, израсходованный на титрование в контроль-
ном опыте; К — коэффициент поправки для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; 0,01211 — масса пероксида бензоила, соответ-
ствующая 1 см3 точно 0,1 п. раствора тиосульфата натрия, г;
т—навеска пероксида бензоила.
Пероксид водорода НО—ОН (МТ= 34,02)
Бесцветная жидкость, смешивается с водой во всех отноше-
ниях. Выпускается в виде 30%-ного (пергидроль) раствора в
воде (ГОСТ 177—77).
155
Ход определения. Навеску акрилонитрила ~1 г, взя-
тую с точностью до 0,002 г, вносят в коническую колбу с при-
терной пробкой емкостью 250 мл , растворяют в 25 мл диокса-
на и приливают пипеткой 25 мл 0,5 н. раствора сульфита нат-
рия. Содержимое колбы перемешивают и через 30 мин выделив-
шуюся щелочь потенциометрически титруют 0,1 н. раствором
соляной кислоты.
Перед титрование анализируемой пробы замеряют потен-
циал стеклянного электрода в контрольном растворе. Для это-
го в стакан вносят 25 мл 0,5 н. раствора сульфита натрия и
150 мл дистиллированной воды. В раствор опускают стеклян-
ный и каломельные электроды, включают мешалку и замеря-
ют на потенциометре значение потенциала стеклянного электро-
да (мВ). Затем контрольный раствор выливают и электроды
тщательно промывают дистиллированной водой. Анализируе-
мую пробу количественно переносят в чистый стакан, прилива-
ют 125 мл дистиллированной воды и погружают электроды.
Титрование ведут до значения потенциала стеклянного эле-
ктрода в контрольном растворе, после чего отмечают объем ра-
створа соляной кислоты, пошедший на титрование анализируе-
мой пробы.
Массовую долю акрилонитрила в со (%) вычисляют по фор-
муле
VX-0,0053-100
(0 5= ----------- ,
т
где V—объем 0,1 н. раствора соляной кислоты, затраченный
на титрование анализируемой пробы; А — коэффициент поправ-
ки для 0,1 п. раствора соляной кислоты; 0,0053 — масса акри-
лонитрила, соответствующая 1 см3 точно 0,1 п. раствора соля-
ной кислоты, г; т — навеска акрилонитрила.
7.6.	ИНИЦИАТОРЫ
В качестве инициаторов радикальной полимеризации при-
меняют перекисные соединения, такие, как пероксида бензоила
и водорода, персульфаты и др. При нагревании пероксиды раз-
лагаются с образованием свободных радикалов, которые стано-
вятся источником роста полимерной цепи.
Пероксид бензоила (С6НзСОО)2 (Мг = 242,16)
Белые кристаллы без запаха. Не растворима в воде, в спир-
те, растворима во многих органических растворителях, мономе-
рах. По ГОСТ 14888—78 массовая доля пероксида бензоила в
сухом продукте не менее 98%. Период полураспада 13 ч при
70°С и 24 мин при 100°С. Сухой пероксид бензоила взрывается
154
при трении и ударе. Бурно разлагается при температуре плав-
ления 101°С. При работе с пероксидом бензоила необходимо
строго соблюдать меры предосторожности.
Работа 1. Определение массовой доли пероксида бензоила.
Количественное определение основано на способности перокси-
да бензоила в кислой среде выделять иод из иодида калия:
(С6Н5СОО)2+2К1+2С113СООН->2СвН5СООН+2СН3СООК+Ь
Выделяющийся в результате реакции иод оттитровывают раст-
вором тиосульфата натрия:
1г + 2N агЗяОз —>• 2N а! + N ajS^Oe
Молярная масса эквивалента пероксида бензоила равна ]/2
массе его моля.
Реактивы и оборудование
Ацетон	Крахмал, 1°/о-ный раствор
Уксусная кислота ледяная	Колбы конические на 150 мл с при-
Иодид калия, насыщенный раствор шлифованной пробкой
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор Градуированная пипетка на 5 мл
Цилиндры на 10 и 25 мл
Ход определения. Навеску перекиси бензоила ~0,2 г,
взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют в конической кол-
бе в 10 мл ацетона, добавляют 3 мл насыщенного раствора ио-
дида калия и подкисляют несколькими каплями уксусной кис-
лоты. Через 20—25 мин раствор разбавляют 15 мл воды и от-
титровывают выделившийся иод 0,1 н. раствором тиосульфата
натрия в присутствии крахмала, добавляемого .в конце титро-
вания. Параллельно в тех условиях проводят контрольный опыт.
Массовую долю пероксида бензоила и (%) вычисляют по фор-
муле
(И! —И2)/С0,01211-100
(1) =--------------------,
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование пробы; V2 — объем 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия, израсходованный на титрование в контроль-
ном опыте; К, — коэффициент поправки для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; 0,01211 — масса пероксида бензоила, соответ-
ствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г;
т — навеска пероксида бензоила.
Пероксид водорода НО—ОН (Мг=34,02)
Бесцветная жидкость, смешивается с водой во всех отноше-
ниях. Выпускается в виде 30%-ного (пергидроль) раствора в
воде (ГОСТ 177—77).
155
Работа 2. Определение массовой доли пероксида водорода.
Определение основано на способности пероксида водорода в
кислой среде выделять иод из иодида калия:
H2O2 + 2KI + H2SO4-H2+ K2SO4 + 2H2O
Выделившийся в результате реакции иод оттитровывают ра-
створом тиосульфата натрия:
12 + 2?\а252Оз—> Nal + Na2S40g
Молярная масса эквивалента пероксида водорода равна */2 мас-
сы его моля.
Реактивы и оборудование
Иодид калия, 2%-ный раствор
Серная кислота, р= 1,23
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал, 1%-ный раствор
Колба мерная на 100 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка на 10 мл
Мерный цилиндр на 100 мл
Ход определения. Взвешивают ~2 г пергидроля с точ-
ностью до 0,0002 г, помещают в мерную колбу емкостью 100 мл
и доливают водой до метки. В коническую колбу емкостью
250 мл вносят цилиндром 100 мл 2%-ного раствора иодида ка-
лия и 30 мл серной кислоты пл. 1,23, а затем пипеткой 10 мл
тщательно перемешанного раствора пероксида водорода. Через
15 мин выделившийся иод оттитровывают 0,1 в. раствором тио-
сульфата натрия в присутствии крахмала, добавляемого в кон-
це титрования. Параллельно в тех же условиях проводят конт-
рольный опыт.
Массовую долю пероксида водорода со (%) рассчитывают
по формуле
(Kt - И2) ко,0017-100
(1) =----------------- ,
т
где V! — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование пробы; V2 — объем 0,1 п. раствора
тиосульфата натрия, израсходованный па титрование в конт-
рольном опыте; Л — коэффициент поправки для 0,1 н. раствора
тиосульфата натрия; 0,0017 — масса пероксида водорода, соот-
ветствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г;
т—навеска пероксида водорода.
Персульфат аммония (NH4)2S2O8 (ЛГг=228,21)
Белые кристаллы. Плотность 1,98 г/см3. Температура раз-
ложения 120°С. Сухая соль сохраняется без разложения неогра-
ниченное время, влажная — постепенно разлагается, выделяя
кислород и озон. В водных растворах разлагается уже при
156
комнатной температуре и особенно при нагревании (ГОСТ
20478—75).
Работа 3. Определение массовой доли персульфата аммо-
ния. Количественное определение основано на способности пер-
сульфата аммония окислять железо (II) в железо (III) по
уравнению реакции
. (NH4)2S2O8 + 2FeSO4 -> Fe2SO4 + (NH4)2SO4
Избыток сульфата железа (II) оттитровывают раствором пер-
манганата калия:
10FeSO4 + 2КМпО<+81I2SO4^5Fc2 (SO4) 3+2MnSO4 + K2SO4 + 8 Н2О
Молярная масса эквивалента персульфата аммония равна
*/2 массы его моля.
Реактивы и оборудование
Перманганат калия, 0,1 н. раствор Колбы конические на 250 мл с при-
Серная кислота, 25%-ный раствор шлифованными пробками
Соль Мора, 0,2 н. раствор	Мерные цилиндры на 10, 50 и 100 мл
Приготовление 0,1 н. раствора перманганата калия.
3,16 г перманганата калия растворяют в воде в мерной колбе емкостью 1 л
и доводят объем водой до метки. Приготовление 0,2 н. раствора соли Мора.
7,8432 г соли растворяют в воде в мерной колбе емкостью 1 л и доводят
объем водой до метки.
Ход определения. Взвешивают ~0,3 г персульфата ам-
мония с точностью до 0,0002 г, помещают его в коническую
колбу емкостью 250 мл, растворяют его в 10—15 мл воды и
добавляют цилиндром 5 мл 25%-ного раствора серной кислоты
и пинеткой 30 мл 0,2 н. раствора соли Мора. Затем приливают
100 мл воды, нагретой до 70—80°С, и избыток соли Мора тит-
руют 0,1 н. раствором перманганата калия. Параллельно про-
водят контрольный опыт.
Массовую долю персульфата аммония со (%) вычисляют по
формуле
(Г1 — И2) КО ,01141-100
СО = -----------------' ,
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора перманганата калия, израсхо-
дованный на титрование контрольного опыта; Г2 — объем 0,1 н.
раствора перманганата калия, израсходованный па титрование
пробы; К — коэффициент поправки для 0,1 н. раствора перман-
ганата калия; 0,01141 — масса персульфата аммония, соответ-
ствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора перманганата калия, г;
т — масса персульфата аммония.
157
Персульфат калия K2S2O8 (Л4Г=270,29)
Белые кристаллы. Плотность 2,48 г/см3. Температура раз-
ложения около 100°С. При нагревании в водных растворах рас-
падается на радикалы, инициирующие полимеризацию. ГОСТ
4146—74.
Работа 4. Определение содержания персульфата калия.
Количественное определение основано на способности персуль-
фата калия в кислой среде выделять иод из раствора иодида
калия:
K2S2O8+2K1+2H2SO4->I1+4KHSO4
Выделившийся в результате реакции иод оттитровывают ра-
створом тиосульфата натрия:
I2+2Na2S2O3->2NaI 4- Na2S4O8
Молярная масса эквивалента персульфата калия равна V2
массы его моля.
Реактивы и оборудование
Иодид калия, 10%-иый раствор
Серная кислота, 25%-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал, 1%-ный раствор
Колбы конические на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Мерные цилиндры на 10 и 50 мл
Ход определения. Около 0,3 г персульфата калия, взве-
шенного с точностью до 0,0002 г, растворяют в конической кол-
бе емкостью 250 мл в 20—30 мл воды, добавляют 10 мл
10%-пого раствора иодида калия и 15 мл 25%-ного раствора
серной кислоты. Иодид калия и серную кислоту добавляют ци-
линдром. Колбу закрывают пробкой и оставляют стоять на 2 ч.
Затем выделившийся иод оттитровывают 0,1 н. раствором тио-
сульфата натрия в присутствии крахмала, который добавляют
в конце титрования, когда цвет раствора станет соломенно-
желтым.
Параллельно проводят контрольный опыт.
Массовую долю персульфата калия со (%) вычисляют по
формуле
(1% - У2) КО,013516.100
СО =--------------------- ,
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование пробы; У2— объем 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия, израсходованный на титрование контрольного
опыта; К — коэффициент поправочный для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; 0,013516 — масса персульфата калия, соответ-
ствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г;
т — масса навески персульфата калия.
158
7.7.	ПЛАСТИФИКАТОРЫ
В промышленности пластических масс применяют многие
пластификаторы, принадлежащие к различным классам органи-
ческих соединений. Наиболее распространены пластификаторы
эфирного типа: эфиры мпогоосновных кислот и одноатомных
спиртов, эфиры одноосновных кислот и многоатомных спиртов,
эфиры жирных кислот.
В качестве пластификаторов часто применяют производные
фосфорной кислоты — ее эфиры с низшими спиртами, хлорпро-
изводпые эфиров, эфиры с фенолами, а также азотсодержащие
соединения (производные мочевины), хлорпроизводные (хлори-
рованные дифенилы, хлорированные парафины), камфару, аце-
тофенон и др.
Жидкие пластификаторы (ГОСТ 8728—77) характеризуют по
плотности, температуре вспышки, кислотному числу, числу омы-
ления. Твердые пластификаторы характеризуют по плотности,
температуре плавления, растворимости.
Работа 1. Определение кислотного числа и числа омыле-
ния в пластификаторах эфирного типа. Кислотное число пока-
зывает массу гидроксида калия, необходимую для нейтрализа-
ции свободных кислот, содержащихся в 1 г эфира.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт	Бюкс для взятия навески
Гидроксид калия, 0,1 и. раствор Колба коническая на 250 мл
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Ход определения. Навеску пластификатора -~10 г,
взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу
емкостью 250 мл, растворяют в 50 мл этилового спирта и тит-
руют полученный раствор 0,1 н. раствором гидроксида калия в
присутствии фенолфталеина до появления светло-розовой ок-
раски.
Кислотное число вычисляют по формуле
5,61Ж
к. ч. =----- ,
т
где V — объем 0,1 п. раствора гидроксида калия, израсходован-
ный на титрование пробы; К-—коэффициент поправки для0,1н.
раствора гидроксида калия; т — масса навески пробы; 5,6—
масса гидроксида калия в 1 см3 0,1 и. раствора, мг.
Число омыления показывает, какая масса гидроксида калия
необходима для нейтрализации свободных и связанных кис-
лот, содержащихся в 1 г эфира. Для определения числа омы-
ления пластификатор обрабатывают избытком спиртового раст-
вора щелочи до полного омыления и титруют избыток щелочи
раствором кислоты в присутствии фенолфталеина.
159
Реактивы и оборудование
Гидроксид калия, 0,5 и. спиртовой
раствор (приготовление см. разд. 8.3,
работа 6)
Соляная кислота, 0,5 п. раствор
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованным шариковым холодиль-
ником
Пипетка на 50 мл
Ход определения. Навеску ~ 1 г пластификатора, взя-
тую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу ем-
костью 250 мл; приливают пипеткой 50 мл 0,5 п. раствора гид-
роксида калия в этиловом спирте, присоединяют к колбе об-
ратный холодильник и нагревают на водяной бане в течение
2 ч. Охлаждают и титруют 0,5 п. раствором соляной кислоты
в присутствии фенолфталеина до исчезновения розовой окраски.
Одновременно в тех же условиях проводят контрольный опыт.
Число омыления (ч.о.) вычисляют по формуле
(Hi - У2)№8,05
ч.о. = ————— ,
т
где Vi — объем 0,5 н. раствора соляной кислоты, израсходован-
ный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,5 н.
раствора соляной кислоты, израсходованный па титрование про-
бы; X — коэффициент поправки для 0,5 п. раствора соляной
кислоты; т — масса навески пластификатора; 28,05 — масса гид-
роксида калия, соответствующая 1 см3 0,5 н. раствора соляной
кислоты, мг.
Работа 2. Определение массовой доли свободного трикре-
зола в трикрезилфосфате. Трикрезол бронируют раствором бро-
мид-бромата в кислой среде. Избыток брома титруют иодомет-
рически.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 2,5%-ный раствор
Бромид-бромат, 0,1 н. раствор (при-
готовление см. разд. 8.3, работа 7)
Соляная кислота, р= 1,19
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 и. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Цилиндры мерные на 10 и 50 мл
Колба мерная на 250 мл
Пипетки на 25 и на 100 мл
Ход определения. Около 10 г трикрезилфосфата, взве-
шенного с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую кол-
бу емкостью 250 мл, приливают 50 мл 2,5%-ного раствора гид-
роксида натрия, нагретого до 65—70°С, и тщательно перемеши-
вают в течение 3 мин. Содержимое переносят в мерную колбу
емкостью 250 мл и разбавляют дистиллированной водой до мет-
ки. Отбирают 100 мл полученного раствора, помещают в ко-
ническую колбу с притертой пробкой, прибавляют 25 мл 0,1 и.
160
раствора бромид-бромата калия, выдерживают во льду в тече-
ние 10 мин и подкисляют 5 мл концентрированной соляной кис-
лоты. Колбу закрывают пробкой, встряхивают и оставляют сто-
ять 15 мин, после чего прибавляют 10 мл 10%-пого раствора
иодида калия и через 15 мин титруют выделившийся йод 1 н.
раствора тиосульфата натрия в присутствии крахмала. Одновре-
менно проводят контрольный опыт.
Массовую долю свободного трикрезола ю (%) вычисляют
по формуле
(1^1 - И,)/<0,00181-250-100
mlOO
где Vt — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,1 п.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
в основном опыте; К — коэффициент поправки для 0,1 н. раст-
вора тиосульфата натрия; 0,00181 — масса трикрезола, соответ-
ствующая 1 см3 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г; т —
навеска пластификатора.
Примечание. Аналогичным образом определяют массовую долю сво-
бодного фенола в трифенилфосфате.
7.8.	ТЕХНИЧЕСКАЯ ВОДА
Природные воды бывают подземные и поверхностные: реч-
ные, озерные, воды морей и океанов, а также дождевая вода.
Являясь хорошим растворителем, вода содержит различные
примеси, от концентрации и природы которых зависит ее при-
годность для промышленных и бытовых целей. Значительное
влияние на состав поверхностных вод оказывают сточные воды
населенных пунктов и отходы промышленных производств.
В зависимости от использования воды к ней предъявляют
требования,' которые устанавливаются государственными стан-
дартами (ГОСТ). Если вода, поступающая из водоисточника,
не удовлетворяет требованиям соответствующего ГОСТа, про-
водят водоподготовку. Питьевая вода должна отвечать нормам
ГОСТ 2874—82, где предусмотрены прежде всего санитарные
требования.
Воду широко применяют во всех отраслях промышленности
для самых различных целей: как теплоноситель — для подачи
тепла и отвода его; в качестве рабочего тела для передачи ра-
боты в гидропрессах; для транспортировки полупродуктов хи-
мических производств; как технологический компонент в раз-
личных производственных процессах.
Требования к качеству воды для разных отраслей промыш-
ленности сводятся в основном к условию: примеси не должны
вредить ее производственному использованию. Вода не должна
6 — 458
161
вызывать коррозию котлов, аппаратуры, труб; опа не должна
содержать избытка взвешенных веществ, забивающих трубки
охлаждающей системы, засорять и истирать детали прессов.
Соли, вызывающие жесткость воды, и другие примеси образу-
ют па рабочих поверхностях теплосиловых установок низкотеп-
лопроводные отложения (накипи). При этом ухудшается теп-
лообмен в аппаратах, происходит перерасход топлива, повреж-
дается поверхность металла.
Вода, поступающая из водоисточников, подвергается ана-
лизу до и после водоподготовки. При полном анализе опреде-
ляют содержание взвешенных веществ, сухой остаток, жест-
кость, окисляемость, щелочность, кислотность, содержание раз-
личных ионов (Са2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, НСО3~ и др.).
Отбор пробы при исследовании любых компонентов во-
ды является одним из важнейших моментов. Прежде всего не-
обходимо обеспечить полнейшую чистоту склянок, применяе-
мых для отбора пробы воды. Рекомендуется пользоваться
склянками из бесцветного стекла с притертыми пробками, ко-
торые предварительно многократно ополаскивают исследуемой
водой. При взятии пробы водопроводной воды ее предваритель-
но спускают, чтобы в склянку не попала застоявшаяся в тру-
бах вода. Методы отбора проб воды указаны в ГОСТ 24481—-
80 и ГОСТ 18963—73.
Для проведения полного анализа необходимо иметь около
пяти литров воды.
Работа 1. Определение сухого остатка воды (ГОСТ
18164—72). Твердые вещества, остающиеся после упаривания
воды, называют сухим остатком. Следует обратить внимание,
что цвет сухого остатка должен быть чисто-белым. Воды, со-
держащие органические загрязнения, дают темный сухой оста-
ток. Если сухой остаток обугливается, вода сильно загрязне-
на. Обычно в воде общее количество растворенных веществ не
превышает 500 мг/л. Содержание сухого остатка в исследуе-
мой воде выражают в миллиграммах па литр воды.
Оборудование
Чашка фарфоровая иа 100 мл	Эксикатор
Колба мерная на 200 мл
Ход определения. Для определения сухого остатка бе-
рут в мерную колбу 200 мл воды. Упаривают воду па водяной
бане в предварительно прокаленной и взвешенной фарфоровой
чашке, постепенно доливая до тех пор, пока вся вода не будет
переведена в выпарную чашку. Затем мерную колбу ополаски-
вают дистиллированной водой и эту воду также упаривают.
После этого чашку переносят в сушильный шкаф, сушат в те-
чение трех часов при 110°С, охлаждают в эксикаторе и взвеши-
вают. Взвешивание должно проводиться тотчас после того, как
162
чашка вынута из эксикатора, так как сухой остаток иногда при-
тягивает воду.
Массовую концентрацию сухого остатка с (мг/л) определя-
ют по формуле
(т — /n[) 100-1000
с= _ t
где т — масса чашки с сухим остатком; mi — первоначальная
масса чашки; V—объем анализируемой воды.
Жесткость воды определяется содержанием в ней солей
(обычно кальция и магния). Различают карбонатную, некарбо-
натную и общую жесткость.
Карбонатная жесткость обусловливается содержанием кар-
бопатов кальция и магния; некарбонатная жесткость — содер-
жанием других кроме гидрокарбонатов солей кальция и маг-
ния (хлоридов, сульфатов); общая жесткость — общим содер-
жанием солей.
При длительном кипячении воды гидрокарбонаты выделяют
двуоксид углерода и переходят в карбонаты, выпадающие в
осадок, вследствие чего жесткость уменьшается:
Са(НСО3)2 -> СаСО3 | + СО2 f + Н2О
Mg(HCO3)2 MgCO3| +C02f +н2о
Кипячением карбонатная жесткость полностью не устраняется,
поэтому иногда применяют термин, устранимая жесткость, ко-
торым определяют концентрацию бикарбонатов, удаляемых из
воды при кипячении ее в течение 1 ч. Оставшуюся после кипя-
чения воды жесткость называют постоянной.
В СССР жесткость воды выражают в миллимолях соли на
1 л воды. 1 млмоль Са2+ = 20,04 мг, 1 млмоль Mg2+= 12,16 мг.
Жесткость природной воды колеблется в широких пределах.
Вода с жесткостью менее 4 млмоль/л характеризуется как мяг-
кая, от 4 до 8 млмоль/л — средняя жесткость, от 8 до 12 млмоль/
л — жесткая и выше 12 млмоль/л — очень жесткая.
Работа 2. Определение общей жесткости воды комплексо-
метрическим методом (ГОСТ 4151—72). Комплексометрический
метод основан па способности ряда катионов образовывать до-
статочно прочные растворимые внутрикомплексные соединения
с комплексонами-—органическими веществами, являющимися
производными иминодиуксусной кислоты NH(CH2COOH)2.
Наибольшее распространение в комплексометрии получил три-
лон Б (титрованный раствор двузамещенной натриевой соли
этилепдиаминтетрауксусной кислоты), дающей комплексные сое-
динения с катионами двух- и трехвалентных металлов:
Формулу трилона Б можно изобразить Na2H2R, где H2R2-—
анион комплексона.
6*
163
.CH2COONa
N<
I 4CH2COOH
CII2
I	+ Ca2*
.CH2COO
N — CH2COO
Cll2 I
I t=tCa
1-
CII2
I CHjCOOH
CH2COONa
трилон Б
CH2	I
I   I
n~CH2COO
XCH2COO
2 Na* + 2H*
комплексонат кальция '
/COONa
I 4COOH
CH2
I
cn2
I/СООН
N\
4’OONa
CH2COO
n-ch2coo
n~CH2COO
'CH2COO -
Na* + 2H* + N/
Из приведенных схем реакций видно, что 1 моль трилона Б
всегда связывает 1 моль металла независимо от его валент-
ности. При этом освобождается 2 моль водорода, которые мо-
гут быть оттитрованы в присутствии кислотно-основного инди-
катора.
Комплексные соединения, образуемые трилоном Б с различ-
ными ионами, называют комплексонатами. Комплексонаты об-
ладают различной прочностью, которую принято выражать ко-
личественно значением константы нестойкости Ки, или констан-
той диссоциации комплексного иона. Чем меньше ее значение,
тем устойчивее комплекс. Удобнее прочность комплексного сое-
динения выражать величиной, равной отрицательному логариф-
му константы нестойкости рК. При этом чем больше значение
рК, тем выше прочность соответствующего комплекса. Значе-
ния рК зависят от pH раствора и температуры.
Сопутствующие ионы, имеющие большее значение рК, чем
определяемый ион, а следовательно, дающие более прочные
комплексы, будут мешать при титровании анализируемого раст-
вора трилоном Б.
Ионы, мешающие определению анализируемого катиона,
должны быть удалены из сферы реакции осаждением или мас-
кированы переводом в бесцветные комплексы, более устой-
чивые, чем комплексонаты. Для маскировки катионов приме-
няют гидроксиламин (Мп2+), триэтаноламин (Fe21', А13+, Мп2+)
и др.
В качестве индикаторов при комплексометрическом титрова-
нии применяют различные органические вещества, в основном
164
красители, Образующие комплексы с ионами определяемых ме-
таллов (металлипипдикаторы). Наибольшее распространение
получили индикаторы: кислотный хром темно-синий, хромоген
черный ЕТ-00, мурексид. Хромоген черный ЕТ-00 реагирует с
катионами многих металлов. Сокращенная формула этого ин-
дикатора NaH2Ind, где Ind — анион индикатора. При рН<6
он имеет винно-красный цвет, при pH 74-11— синий, при рН>
>12 — желто-оранжевый. С кальцием, магнием,. цинком, кад-
мием и свинцом этот индикатор образует окрашенные в вин-
но-красный цвет устойчивые комплексы.
Прочность металлинипдикатора меньше прочности соответ-
ствующего комплексопата. Окраска металлипиндикатора отли-
чается от окраски самого индикатора. При добавлении к ана-
лизируемому раствору титрованного раствора трилона Б в эк-
вивалентной точке, когда полностью разрушается за счет обра-
зования комплексопата металлининдикатор, появляется окрас-
ка самого индикатора. Например, при определении кальция
протекает следующая реакция:
NaCalnd + Na2H2R =г* Na2CaR + NaH2Ind
металлининдикатор трилон Б комплексонат индикатор
(□инио-красный)	кальция (синий)
Трилонометрическое определение каждого иона производят
при том значении pH, при котором этот ион образует с трило-
ном Б соединение более прочное, чем с индикатором. Для под-
держания заданного pH при определении того или иного катио-
на к титруемому раствору добавляются буферные растворы.
Кроме того, поддержание заданной величины pH обеспечивает
определенную окраску индикатора.
Жесткость воды определяют при рН>9.
Приготовление реактивов. 1. Титрованный раствор трилона Б.
При жесткости воды выше 20 млмоль/л титрование пробы производят 0,1 н.
раствором трилона Б, при жесткости 0,5—20 млмоль/л — 0,05 п. раствором
и при жесткости ниже 0,5 млмоль/л—0,01 н. раствором.
Для приготовления растворов трилона Б берут следующие его количе-
ства: для 0,1 н. раствора—18,6 г трилона Б, для 0,05 н.—9,3 г и для
0,01 п.— 1,86 г. Навеску трилона Б растворяют в дистиллированной воде и
фильтруют, если раствор получится .мутным. Объем раствора доводят до 1 л.
Для приготовления рабочих растворов и разбавления проб необходима вы-
сокочистая дистиллированная вода. Вода считается пригодной, если после
прибавления к 100 мл дистиллята 1 мл аммиачного буферного раствора и
5—7 капель индикатора кислотного хрома темно-синего окраска воды будет
голубая с сиреневым оттенком.
Для установки титров растворов трилона Б разной концентрации берут
различные объемы 0,01 н. раствора сульфата магния, приготовленного из
диксанала. Для 0,1 н. раствора трилона Б нужно 100 мл раствора MgSO<,
для 0,05 н. раствора — 50 мл и для 0,01 н.— 10 мл.
Объем взятого раствора соли магния доводят дистиллированной водой
до 100 мл, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, 5—7 капель
индикатора кислотного хрома темно-синего и медленно титруют раствором
трилона Б при перемешивании до изменения окраски раствора.
165
Коэффициент поправки для приведения раствора трилона Б к данной
молярной концентрации эквивалента (нормальность) вычисляют по формуле
/<= ,
где V—расход трилона Б; Л'ме— поправочный коэффициент солн магния
(при точно 0,01 н. растворе Кмг=1).
2. Приготовление буферного раствора: 20 г хлорида аммония растворя-
ют в дистиллированной воде, добавляют 100 мл 25%-ного раствора аммиа-
ка и доводят до 1 л дистиллированной водой.
3. Приготовление растворов индикаторов: хромоген черный ЕТ-00 и кис-
лотный хром темно-синий готовят растворением 0,5 г индикатора в 20 мл
аммиачного буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом.
Раствор хромогена черного ЕТ-00 можно хранить не более 10 сут.
Мурексид готовят растворением 0,03 г его в 10 мл дистиллированной
воды. Раствор хранят в темном месте, срок годности 4 сут.
Реактивы и оборудование
Сульфид натрия,	5%-ный	раствор	Индикаторы
Гидроксиламин	хлорид,	1%-ный ра- Пипетка на 100	мл
створ	Колба коническая	на 250 мл
Трилон Б	Микробюретка
Буферный раствор
Ход определения. 1. При отсутствии ионов
меди, цинка, марганца. Для определения общей жестко-
сти воды отмеривают пипеткой 100 мл анализируемой прозрач-
ной пробы воды, переносят ее в коническую колбу емкостью
250 мл, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора и 5—
7 капель индикатора хромогена черного ЕТ-00. После тщатель-
ного перемешивания смесь окрашивается в винно-красный цвет.
Пробу титруют раствором трилона Б из микробюретки до из-
менения окраски. Титрование проводят медленно, непрерывно
перемешивая анализируемую пробу воды. Жесткость воды Жобщ
(млмоль/л) рассчитывают по формуле
ж V'1Kc
Л4бщ = у
где Vi — объем пробы воды; с — молярная концентрация экви-
валента раствора трилона Б; V2—-объем раствора трилона Б,
израсходованный на титрование; К —коэффициент поправки
для приведения раствора трилона Б к данной концентрации.
2. В присутствии ионов меди и цинка. Отмеривают
пипеткой 100 мл пробы воды и помещают ее в коническую кол-
бу емкостью 250 мл. Затем прибавляют 1 мл свежеприготовлен-
ного 5%-пого раствора сульфида натрия. При этом выпадают в
осадок CuS и ZnS. Добавив 5 мл аммиачного буферного раст-
вора, 5—7 капель индикатора хромогена черного ЕТ-00, титру-
166
ют пробу воды раствором трилона Б. Расчет выполняют как в
предыдущем анализе.
3. В присутствии ионов марганца. К 100 мл во-
ды, взятой для определения жесткости, добавляют 3 капли ра-
створа гидроксиламина хлорида (1 г NH4OH-HC1 растворяют
в дистиллированной воде и доводят до объема 100 мл). При
этом происходит маскировка катиона марганца. Затем прибав-
ляют буферный раствор, индикатор и титруют раствором три-
лона Б соответствующей концентрации.
Работа 3. Определение карбонатной, устранимой и некар-
бонатной жесткости. Карбонатную жесткость Жк, обусловлен-
ную присутствием в воде растворимых бикарбонатов кальция и
магния, определяют титрованием пробы воды соляной кислотой
в присутствии метилового оранжевого:
Са (НСО3)2 + НС1 — СаС12 + 2Н2О + 2СО2 f
Mg (НСО3)2 + 2НС1 -> MgCl-2 + 2Н2О -i- 2СО2 f
Устранимую жесткость определяют по разности содержания
иопов ПСО3~ до и после кипячения пробы воды, некарбонат-
ную — по разности между общей жесткостью и карбонатной.
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, 0,1 и 0,01 н. раст- Пипетка на 100 мл
вор	Колба коническая на 250 мл
Метиловый оранжевый, 0,1%-ный Колба мерная на 200 мл
раствор
Ход определения. Отмеряют пипеткой пробу воды
100 мл и переносят в коническую колбу емкостью 250 мл, до-
бавляют 2—3 капли метилового оранжевого и титруют 0,1 н.
раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски в ус-
тойчивую оранжевую. При этом определяют общую карбонат-
ную жесткость.
Расчет жесткости (млмоль/л) проводят по формуле
Жк = РК,
где V — расход 0,1 и. соляной кислоты; К—коэффициент по-
правки для 0,1 н. раствора соляной кислоты.
Затем определяют остаточную карбонатную жесткость. Про-
бу воды 200 мл кипятят в конической колбе в течение 1 ч. Пос-
ле охлаждения воду фильтруют, отбирают 100 мл фильтрата
в коническую колбу и титруют 0,01 н. раствором соляной кис-
лоты в присутствии метилового оранжевого.
Остаточную жесткость Жост (млмоль/л) рассчитывают по
формуле
Жост = 0,ПЖ,
167
где V — расход 0,01 н. раствора соляной кислоты; Д'—коэффи-
циент поправки для 0,01 н. раствора соляной кислоты.
По разности между всей карбонатной и остаточной жестко-
стью находят устранимую жесткость:
Жу = Жк - Жост.
Методом комплексометрии определяют общую жесткость и
по разности между общей и карбонатной жесткостью вычисля-
ют некарбонатную жесткость.
Работа 4. Определение окисляемости воды. Косвенным по-
казателем содержания в сточной воде органических веществ яв-
ляется ее окисляемость, показывающая расход кислорода (или
перманганата калия) на окисление органических веществ в
воде.
Принцип метода основан па том, что кислый или щелочной
раствор перманганата способен отдавать кислород в присутст-
вии окисляющихся веществ. С целью учета вошедшего в реак-
цию кислорода избыток перманганата восстанавливается щаве-
левой кислотой:
2КМпО4 + 3H2SO4 -> K2SO4 + 2MnSO4 + ЗН2О + 5О2
2КМпО4 + 5Н2С2О4 |-3H2SO4 -> ЮСО2 + K2SO4 +2MnSO4 +8НР
Окисляемость выражают в миллиграммах кислорода или
перманганата калия на 1 л воды.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, 25%-ный раствор
Перманганат калия, 0,01 н. раствор
Щавелевая кислота, 0,01 н. раствор
Колба коническая на 250 мл
Пипетка градуированная на 10 мл
Цилиндр мерный на 10 мл
Ход определения. В коническую колбу емкостью250мл
отмеривают пипеткой от 1 до 20 мл исследуемой воды, доли-
вают дистиллированной водой до 100 мл и прибавляют 5 мл
25%-ного раствора серной кислоты.
Раствор доводят до кипения. Затем прибавляют из бюретки
10 мл 0,01 н. раствора перманганата калия и капятят ровно
10 мин с момента появления первого пузырька воздуха. После
кипячения жидкость должна иметь красную окраску, что ука-
зывает на избыток окислителя. В случае исчезновения окраски
следует повторить определение, взяв для анализа меньшее ко-
личество воды.
К горячей жидкости приливают из бюретки 10 мл 0,01 н.
раствора щавелевой кислоты, при этом раствор обесцвечивает-
ся. Избыток щавелевой кислоты оттитровывают 0,01 н. раство-
ром перманганата калия до появления розовой окраски.
Одновременно проводят контрольный опыт, для чего в кол-
бу наливают 5 мл 25%-ного раствора серной кислоты, 100 мл
дистиллированной воды и далее определение проводят так же,
168
как и для исследуемой воды. Расчет окисляемости ведут по
формуле
[И, 4-^1 - (Уз + ^2)1 КО,008.1 000	(V\ — И2) КО,08-1000
X = -----------—--------------- = ------------------- (мл/г),
где Vi— объем 0,01 н. раствора перманганата калия, приня-
тый для определения в основном и контрольном опытах; Vi —
объем 0,01 н. раствора перманганата калия, израсходованный
на титрование избыточного раствора щавелевой кислоты в ос-
новном опыте; У2 — объем 0,01 н. раствора перманганата ка-
лия, израсходованный на титрование в контрольном опыте; К —
коэффициент поправки для 0,01 п. раствора перманганата ка-
лия; 0,08 — масса кислорода, соответствующая 1 мл точно
0,01 н. раствора перманганата калия, г; V — объем исследуе-
мой воды.
Следует, однако, иметь в виду, что потребление пермангана-
та калия водой не является абсолютной мерой содержания в
ней органических веществ, так как различные органические ве-
щества потребляют различное количество перманганата калия,
а кроме того, почти никогда не наблюдается полного их окис-
ления.
Работа 5. Определение содержания железа. В природных
водах железо содержится в небольших количествах, в основ-
ном в виде гидрокарбопата Fe(HCO3)2. В результате действия
кислорода часть Fe2+ переходит в Fe3+. Железо определяют
колориметрическими методами, например роданидным ме-
тодом.
В основе роданидного метода лежит свойство иона железа
Fe3f“ образовать с ионами роданида в зависимости от концент-
рации последних ряд комплексных ионов кроваво-красного цве-
та, обусловливающих различную интенсивность окраски раст-
вора:
Fe -I- nSCN- -> FelSCN^-"
где п — число ионов роданида, связанных в тиоционатный комп-
лекс (л может меняться от 1 до 6).
Определению железа в виде роданида мешают ионы, обра-
зующие комплексные соединения с ионами Fe3+; восстановите-
ли, восстанавливающие Fe3+ до Fe2+; окислители, разрушаю-
щие роданид-ион. Данным методом можно определить содер-
жание только Fe3+, так как Fe2+ с роданидом не дает окрашен-
ных соединений. Для определения общего содержания железа
ионы Fe2+ предварительно окисляют в ионы Fe3+. Чувстви-
тельность метода равна 2,5 мкг железа в 50 мл раствора при
толщине слоя окрашенного раствора 5 см.
169
Реактивы и оборудование
Эталонный раствор соли железа Фотоэлектроколориметр ФЭК-М
Соляная кислота, р=1,10	Колбы мерные на 50 мл — 6 шт.
Роданид аммония, 10%-ный раствор Пипетка градуированная на 5 мл
Персульфат аммония	Пипетка на 25 мл
Приготовление эталонного раствора соли железа. На-
веску 0,864 г железоаммонийных квасцов NH4Fe(SO4)2- 12Н2О (х.ч.) раство-
ряют в дистиллированной воде, подкисляют 5 мл серной кислоты (р=1,84)
и доводят объем раствора водой до 1 л. Раствор содержит 0,1 мг железа
в 1 мл.
Ход определения. Перед определением предваритель-
но строят градуировочную кривую D=f(c) по эталонному раст-
вору железа, выражающую зависимость оптической плотности
окрашенного раствора от его концентрации. Для построения
графика готовят в шести мерных колбах емкостью по 50 мл
растворы соли железа разной концентрации. Наливают после-
довательно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл эталонного раствора
соли железа, добавляют в каждую колбу по 1 мл разбавлен-
ной (1:1) соляной кислоты и по 5 мл 10%-пого раствора рода-
нида аммония (или калия). Во всех колбах объем растворов
доводят до метки и измеряют оптические плотности растворов
с сипим светофильтром в кюветах с толщиной слоя 1 см на фо-
тоэлектроколориметре ФЭК-М.
Оптическую плотность каждого раствора измеряют 4—5 раз
и вычисляют средние арифметические значения, которые откла-
дывают по оси ординат при построении градуировочной кри-
вой; по оси абсцисс откладывают концентрацию.
Вследствие сравнительно быстрого разрушения окраски ко-
лориметрического раствора роданид аммония следует прили-
вать в колбу непосредственно перед измерением. После этого
колориметрируют пробу воды. Для этого берут 25 мл пробы и
переносят в колбу емкостью 50 мл. Приливают 1 мл разбавлен-
ной (1:1) соляной кислоты и вносят 2—3 кристалла персуль-
фата аммопиня для окисления Fe21' в Fe3+. Раствор нагревают
до кипения на водяной бане, выдерживают 10 мин и охлажда-
ют. Затем в колбу добавляют 5 мл 10%-пого раствора родани-
да аммония. При этом исследуемая проба воды окрашивается
в красный цвет.
Получив среднеарифметическое значение оптической плот-
ности из 4—5 измерений, находят это значение па ординате
графика, проводят из этой точки горизонтальную линию до
пересечения с градуировочной кривой и опускают перпендику-
ляр на ось абсцисс. Точка пересечения с абсциссой дает зна-
чение искомой концентрации железа в пробе воды.
ГЛАВА 8
АНАЛИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
И СЫРЬЯ ДЛЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
Целлюлоза (C6HioOs)—высокомолекулярное вещество, глав-
ная составная часть растительных клеток. Особенно богаты ею
хлопок и хвойные породы деревьев, которые и служат сырьем
для получения целлюлозы.
Целлюлоза не растворима в органических растворителях и
в воде; растворяется в реактиве Швейцера (аммиачный раст-
вор оксида меди). Важной характеристикой целлюлозных раст-
воров является их вязкость, зависящая от длины целлюлозной
цепи. Чем больше вязкость целлюлозы, тем длиннее цепи, тем
выше механические свойства целлюлозы.
При воздействии па целлюлозу воднощелочпых растворов
наиболее деструктироваппая часть ее растворяется. Одной из
основных характеристик целлюлозы является содержание в ней
а-целлюлозы, нерастворимой при 20°С в 17,5%-пом растворе
гидроксида натрия.
Цепь целлюлозы закапчивается альдегидной группой, обла-
дающей восстановительным действием. Поэтому чем более де-
структирована цепь, тем сильнее восстановительное действие
целлюлозы. Следовательно, о длине цепей целлюлозы можно
судить по ее восстановительной способности, которую опреде-
ляют условными показателями — медным и иодным числами.
Целлюлозные пластические массы, относящиеся к группе
природных полимеров, получают переработкой сложных и про-
стых эфиров целлюлозы. Из сложных эфиров целлюлозы наи-
большее значение для промышленности пластмасс имеют нит-
рат, ацетат и ацетобутират целлюлозы.
Из простых эфиров целлюлозы получили применение в про-
мышленности метилцеллюлоза, этилцеллюлоза и бензилцеллю-
лоза.
8.1. ЦЕЛЛЮЛОЗА
Анализ целлюлозы осуществляется согласно ГОСТ 595—79
по следующим показателям: массовая доля воды, массовая до-
ля а-целлюлозы, смачиваемость и др.
Работа 1. Определение массовой доли воды. Содержание
воды в воздушно-сухой целлюлозе определяют высушиванием
ее в сушильном шкафу или ускоренным методом — высушива-
нием лампой инфракрасного излучения до постоянной массы.
Ход определения. Целлюлозу разрезают на кусочки
размером 10X10 мм. Взвешивают г целлюлозы с точно-
171
стью до 0,0002 г в высушенном бюксе. Открытый бюкс с навес-
кой и крышку помещают в сушильный шкаф и пробу высуши-
вают при температуре 100—150 °C в течение 1 ч до постоянной
массы. Затем бюкс с навеской закрывают крышкой, переносят
в эксикатор, охлаждают и взвешивают. Для доведения до по-
стоянной массы пробу сушат еще 15 мин и производят конт-
рольное взвешивание.
Массовую долю воды ю (%) вычисляют по формуле
(zzii — m2) 100
(О =------------,
гп\ — т
где mi — масса бюкса с целлюлозой до высушивания; т2—•
масса бюкса после высушивания; т — масса пустого высушен-
ного бюкса.
При высушивании целлюлозы лампой инфракрасного излу-
чения (см. рис. 22) берут навеску ~5 г целлюлозы, подготов-
ленной как указано выше. Бюкс с навеской помещают на под-
ставку на расстоянии 7—8 см от лампы. Целлюлозу высушива-
ют в течение 7—8 мин, перемешивая ее 1—2 раза. По оконча-
нии высушивания бюкс закрывают крышкой и помещают в эк-
сикатор. После охлаждения производят взвешивание и повто-
ряют высушивание в течение 3 мин.
Работа 2. Определение массовой доли а-целлюлозы. Ме-
тод заключается в обработке целлюлозы 17,5%-ным раствором
гидроксида натрия и количественном определении перастворив-
шегося остатка после дополнительной обработки его 9,5%-ным
раствором NaOH, промывки водой и высушивания.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 17,5%-ный раст-
вор
Гидроксид натрия, 9,5%-ный раст-
вор
Стакан для взвешивании на 100 мл
Стакан фарфоровый на 200 мл
Колба с тубусом для фильтрации под
разрежением
Воронка Бюхнера
Водоструйный насос
Установка с лампой инфракрасного
излучения
Эксикатор
Приготовление раствора гидроксида натрия. Для по-
лучения растворов, свободных от карбонатов, навеску гидроксида натрия
растворяют в равном по массе количестве дистиллированной воды и дают
отстояться в течение 5—10 дней. Раствор должен быть прозрачным и не
содержать взвешенных частиц. Прозрачный раствор декантируют и опреде-
ляют содержание в нем гидроксида натрия. Затем приготовленный раствор
разбавляют дистиллированной водой до получения раствора указанной кон-
центрации. Концентрацию этих растворов устанавливают титрованием с фе-
нолфталеином и метиловым оранжевым. Пробы растворов для титрования
отбирают с помощью пипетки и взвешивают. Растворы готовят в фарфоровой
посуде и хранят в склянках с резиновыми пробками.
Ход определения. Взвешивают ~3 г целлюлозы, наре-
занной на кусочки размером ЮХЮ мм, с точностью до 0,0002 г
172
и помещают в фарфоровый стакан емкостью 150—-200 мл. На-
веску целлюлозы заливают 15-кратным количеством 17,5%-пого
раствора гидроксида натрия. Вначале приливают — 15 мл раст-
вора, осторожно размешивая целлюлозу стеклянной палочкой
с плоским концом, через 2—3 мин постепенно при размешива-
нии добавляют остальную часть раствора. Не следует сильно
размешивать и растирать целлюлозу. Стакан со смесью накры-
вают часовым стеклом и оставляют на 45 мин. Затем прилива-
ют 45 мл дистиллированной воды, перемешивают в течение 1 —
2 мин, переносят на воронку Бюхнера, равномерно распределя-
ют на воронке и отсасывают раствор водоструйным насосом
при слабом вакууме. Волокно промывают 9,5%-ным раствором
гидроксида натрия 3 раза по 25 мл при слабом вакууме, при-
чем каждую новую порцию щелочи добавляют лишь после пол-
ного отсоса предыдущей. После промывания щелочью и ее пол-
ного отсоса волокйо промывают дистиллированной водой до от-
рицательной реакции промывных вод на щелочь (по фенолфта-
леину), после чего отсасывают воду до исчезновения капель на
кончике воронки при уплотнении осадка стеклянной палочкой.
Осадок на фильтре (а-целлюлозу) переносят в бюкс и су-
шат до постоянной массы в сушильном шкафу при температу-
ре 100—105°С в течение 5—7 ч или лампой инфракрасного из-
лучения (ускоренный метод). В последнем случае бюкс с цел-
люлозой помещают под лампу на расстоянии 7—8 см от пее к
высушивают осадок в течение 40 мин, переворачивая целлюло-
зу пинцетом через 20 мин. Далее бюкс накрывают крышкой,
переносят в эксикатор и после охлаждения взвешивают. Для
проверки постоянства массы осадок повторно сушат в тех же
условиях в течение 8 мин, перевертывая слой а-целлюлозы че-
рез 4 мин. При сушке ускоренным методом влажность навески
целлюлозы следует определять тем же методом.
Массовую долю а-целлюлозы ш (%) вычисляют по фор-
муле
(т-1 — т) 100-100
т2(100 —ш„)
где т\ — масса бюкса с высушенной а-целлюлозой; т — масса
пустого сухого бюкса; пг2— навеска воздушно-сухой целлюло-
зы; ив—массовая доля воды воздушно-сухой целлюлозы.
Работа 3. Определение р- и у-целлюлоз. Метод основан
На окислении бихроматом калия гемицеллюлоз, растворенных
в щелочном фильтрате после определения а-целлюлозы, и оп-
ределении избытка бихромата калия йодометрическим спосо-
бом. При этом протекают следующие реакции:
CjHkjOs + 4К2С₽2О7 + 16H2SO4 -> 6СО2 + 4K2SO4 + 4Cr2 (SO4)3 + 21Н2О
K2CriO7 + 6KI +7H2SO4 -> Cr2 (SO4)3 + 312 + 4K2SO4 Ч-ТНгО
12 4- 2Na2S2O3 —► 2Nal 4~Na2S4O3
173
Сначала в щелочном фильтрате определяют суммарную массу
р- и у-целлюлоз, а затем массовую долю у-целлюлозы.
Реактивы и оборудование
Бихромат калия, 0,1 н. раствор
Серная кислота, р= 1,84
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат иатрия, 0,1 и. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Колба мерная на 1000 мл
Пипетка на 25 мл
Колбы конические на 250 и 1000 мл
Цилиндр мерный на 50 мл
Определение суммарной массы р- и у-целлю-
лоз. Фильтрат и промывные воды (без фенолфталеина) после
определения а-целлюлозы собирают в мерную колбу емкостью
1000 мл и объем доводят дистиллированной водой до метки. Из
этой колбы берут пипеткой 25 мл раствора и вносят в кониче-
скую колбу емкостью 250 мл. Затем добавляют из бюретки
50 мл 0,1 н. раствора бихромата калия и, осторожно помеши-
вая, приливают цилиндром 35 мл серной кислоты (р=1,84).
Смесь кипятят 3 мин, охлаждают, переносят в коническую кол-
бу емкостью 800—1000 мл, добавляют 300—400 мл дистилли-
рованной воды и 20 мл 10%-ного раствора иодида калия для
определения избытка бихромата калия. Колбу оставляют в тем-
пом месте па 5 мип и выделившийся иод оттитровывают 0,1 п.
раствором тиосульфата иатрия. В конце титрования приливают
2—3 мл раствора крахмала и титруют до перехода синей ок-
раски раствора в бирюзово-зеленую.
Одновременно проводят контрольный опыт, заменяя щелоч-
ной раствор целлюлозы 25 мл дистиллированной воды.
Суммарную массовую долю р- и у-целлюлоз ю (%) вычис-
ляют по формуле
(Ц, - У2)КО,00068-1000-100-100
/п25 (100 — <!>„)
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный па титрование контрольного опыта; V?— объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
щелочного раствора гемицеллюлоз; К—коэффициент поправки
для 0,1 н. раствора тиосульфата натрия; 0,00068 — масса геми-
целлюлозы, окисляемой 1 мл 0,1 н. раствора бихромата калия;
т — навеска целлюлозы; юв — массовая доля воды воздушно-
сухой целлюлозы, %.
Реактивы и оборудование
Серная кислота, р=1,84
Серная кислота, 1 н. раствор
Сульфат аммония, 40%-ный раствор
Бнхромат калия, 0,1 н. раствор
174
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Колба коническая на 250 мл
Цилиндр мерный на 50 мл
Определение у-целлюлоз ы. В коническую колбу
емкостью 250 мл пипеткой вносят 25 мл анализируемого щелоч-
ного раствора гемицеллюлозы и титруют его в присутствии фе-
нолфталеина 1 н. раствором серной кислоты. При этом па тит-
рование расходуется V мл серной кислоты.
В другую коническую колбу емкостью 250 мл также вносят
25 мл анализируемого щелочного раствора гемицеллюлоз, до-
бавляют ( V—1) мл I п. раствора серной кислоты и 1,5 мл 40 % -
кого раствора сульфата аммония, затем колбу нагревают па
водяной бане в течение 15 мин. После охлаждения приливают
1 мл 1 н. раствора серной кислоты и содержимое колбы фильт-
руют через фильтр с синей лентой в коническую колбу. Осадок
на фильтре промывают несколько раз горячей дистиллирован-
ной водой. Суммарный объем фильтрата и промывных вод не
должен превышать 50 мл. В колбу добавляют из бюретки 50 мл
раствора бихромата калия и осторожно, при перемешивании до-
бавляют из цилиндра 35 мл серной кислоты (р=1,84). Далее
поступают так же, как при определении суммарной массовой
доли fj- и у-целлюлоз.
Массовую долю у-целлюлозы ю2 (%) вычисляют по приве-
денному выше уравнению для расчета суммарной массовой до-
ли р- и у-целлюлоз.
Определение р-целлюлозы. Массовую долю [3-цел-
ЛЮЛОЗЫ Юз (%) ВЫЧИСЛЯЮТ ПО раЗНОСТИ Юз = Ю1 — ю2.
Работа 4. Определение смачиваемости целлюлозы. Смачи-
ваемость целлюлозы характеризует ее реакционную способ-
ность.
Оборудование
Цилиндр алюминиевый с отверстия- Секундомер
ми в дне
Чашка кристаллизационная диамет-
ром не менее 240 мм
Ход определения. Взвешивают ~15 г воздушно-сухой
целлюлозы на технических весах с точностью до 0,1 г и форму-
ют на столе образец по размеру алюминиевого цилиндра (рис.
46). Образец вкладывают в предварительно взвешенный сухой
цилиндр и уплотняют до внутренней метки 50 мм.
В кристаллизационную чашку наливают дистиллированную
воду и опускают в нее алюминиевый цилиндр до уровня наруж-
ной нижней метки 8 мм. Через 30 с алюминиевый цилиндр с
увлажненной навеской вынимают из воды, ставят на чашку ве-
сов и взвешивают с точностью до 0,1 г.
Смачиваемость х (г) вычисляют по формуле
х = т\ — (/п2 + т),
где т — масса воздушно-сухой целлюлозы; пц— масса цилинд-
175
Рис. 46. Цилиндр для определения сма-
чиваемости целлюлозы:
1 _ ручка; 2 — корпус
ра, с целлюлозой после ис-
пытания; т2— масса пусто-
го цилиндра.
Работа 5. Определе-
ние альдегидных групп.
Массовую долю альдегид-
ных групп в целлюлозе оп-
ределяют по значениям мед-
ного и иодного чисел.
Медное число — масса
меди (г), восстановленная
из Си (II) в Си (I) при вза-
имодействии со 100 г цел-
люлозы.
При реакции оксида ме-
ди СиО с альдегидными
группами целлюлозы послед-
ние окисляются до карбок-
сильных, а оксид меди (II)
восстанавливается до Си2О:
О
R— С + 2CuO -> R — СООН 4-
I
Н
4- Си2О
Сп2О реагирует с сульфатом
железа (III):
CunO -F Fe2 (SO4)3 4- H2SO4 —>
-* 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O
Образовавшуюся соль желе-
за (II) оттитровывают ра-
створом перманганата ка-
лия:
10Fe SO4 +2КМпО4 + 8H2SO4 5Fe2 (SO4)3 4- 2MnSO4 4- K2SO4 4- 8H2O
Реактивы и оборудование
Серная кислота, 20%-ный раствор
Перманганат калия, ОД н. раствор
Раствор I. Навеску 50 г сульфата меди растворяют в дистиллиро-
ванной воде в мерной колбе на 1000 мл и доводят объем до метки.
Раствор II. Навеску 50 г бикарбоната натрия и 350 г карбоната
натрия растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе на 1000 мл и
доводят объем водой до метки.
Раствор III. Навеску 50 г безводного сульфата железа (III) раство-
ряют в 200—300 мл дистиллированной воды, отфильтровывают в мерную
176
колбу на 1 000 мл, добавляют 150 мл серной кислоты (р = 1,84) и доводят
объем водой до метки.
Стакан на 100 мл для взятия навески
Колба коническая на 250 мл
Колба для фильтрации под разрежением
Водоструйный насос
Воронка Бюхнера
Ход определения. В коническую колбу емкостью 250 мл
вносят 2,5 г исследуемой целлюлозы, предварительно распушен-
ной и взвешенной с точностью до 0,0002 г, и 100 мл раствора,
полученного смешением 5 мл раствора I и 95 мл раствора II.
Колбу накрывают часовым стеклом и ставят в кипящую водя-
ную баню па 3 ч. Затем целлюлозу и выпавший осадок Сп2О
отфильтровывают через воронку Бюхнера. Осадок па фильтре
быстро промывают горячей водой, содержащей небольшое ко-
личество соды, а затем горячей дистиллированной водой. По
окончании промывки колбу (под воронкой) заменяют чистой и
осадок Сн2О обрабатывают раствором III дет полного растворе-
ния. Для этого раствор III добавляют небольшими порциями
по 8—10 мл (общее количество добавляемого раствора состав-
ляет 30—40 мл). Затем осадок последовательно промывают
30 мл 20%-пой серной кислоты и 20 мл дистиллированной во-
ды, хорошо отсасывают жидкость и оттитровывают образовав-
шуюся соль железа (II) 0,1 н. раствором перманганата калия.
Одновременно проводят контрольный опыт с теми же коли-
чествами реактивов.
Медное число (м.ч.) находят по формуле
(^1 -V2) *0,0063.100-100
м.ч. =-----------------------,
т (100 — й>в)
где Vi — объем 0,1 и. раствора перманганата калия, израсхо-
дованный на титрование пробы; И2 — объем 0,1 и. раствора пер-
манганата калия, израсходованный па титрование в контроль-
ном опыте; К — коэффициент поправки для 0,1 п. раствора пер-
манганата калия; 0,0063—масса меди, соответствующая 1 см3
точно 0,1 п. раствора перманганата калия; т-—навеска целлю-
лозы; сов — массовая доля воды воздушно-сухой целлюлозы.
Иодное число (и. ч.) — количество миллилитров 0,1 н. ра-
створа иода, израсходованного па окисление альдегидных групп
в I г целлюлозы.
Метод определения иодного числа основан на способности
иода в щелочной среде окислять альдегидные группы целлюло-
зы до карбоксильных:
О
II
r_ С + 12 + 3NaOH -> R-COONa + 2NaI + 2Н2О
177
Реактивы и оборудование
Бура, 0,05 и. раствор	Колба коническая па 150 мл с прн-
Иод, 0,03 и. раствор	шлифованной пробкой
Соляная кислота, 0,1 п. раствор Водяной термостат с терморегуля-
Тиосульфат натрия, 0,013 н. раствор тором
Крахмал растворимый, 1%-ный раст- Пипетка па 20 мл
вор	Цилипдр мерный па 25 мл
Бюкс для взятия навески
Ход определения. В коническую колбу с притертой
пробкой емкостью 150 мл помещают 10 мл 0,05 н. раствора
буры (pH 9,2). Колбу выдерживают 15 мин в термостате при
25°С и добавляют в нее 20 мл 0,03 н. раствора иода, предвари-
тельно выдержанного в том же термостате. Содержимое колбы
перемешивают, затем быстро вносят 0,1 г предварительно рас-
пушенной и взвешенной с точностью до 0,0002 г целлюлозы.
После этого колбу закрывают пробкой и помещают в термостат
при 25°С на 6 ч. Время от времени содержимое колбы переме-
шивают. Через 6 ч в колбу добавляют 15 мл 0,1 и. раствора
соляной кислоты и избыток иода оттитровывают 0,013 н. раст-
вором тиосульфата натрия, прибавляя в конце титрования 2—
3 мл раствора крахмала. Одновременно в тех же условиях про-
водят контрольный опыт.
Иодное число находят по формуле
(1^-V,) КО,013-10.100
и .ч. =---------------------.
т (ТОО — шв)
где 1^2'—объем 0,013 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; Vi — объем
0,013 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованный па тит-
рование пробы; К—коэффициент поправки для 0,013 н. раст-
вора тиосульфата натрия; т — масса навески целлюлозы; <ов —
массовая доля воды воздушно-сухой целлюлозы.
8.2. ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Ацетилцеллюлоза (диацетат целлюлозы)
Из сложных эфиров самым важным производным целлюло-
зы является диацетат целлюлозы. Его получают ацетилирова-
нием целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии серной
кислоты. Содержание ацетильных групп в ацетате целлюлозы
48,8—59,4%. Для контроля качества диацетата целлюлозы оп-
ределяют массовую долю воды, связанной и несвязанной уксус-
ной кислоты, а также зольность, вязкость и содержание связан-
ной серной кислоты.
Работа 1. Определение массовой доли воды в диацетате
целлюлозы. Определение ведут высушивание.м в термошкафу
до постоянной массы.
178
Оборудование
Бюкс для взятия навески	Эксикатор
Сушильный шкаф с терморегулято-
ром
Ход определения. Навеску диацетата целлюлозы ~ 10 г
взвешивают в сухом бюксе с точностью до 0,01 г. Открытый
бюкс с навеской и крышку помещают в термошкаф и сушат в
течение 2 ч при 105—110°С. По окончании сушки бюкс с навес-
кой, не вынимая из термостата, закрывают крышкой, перено-
сят в эксикатор, охлаждают до комнатной температуры и взве-
шивают.
Массовую долю-воды <ов (%) вычисляют по формуле
(т — «]) 100
где т — навеска диацетата целлюлозы; mi — масса диацетата
после сушки.
Работа 2. Определение связанной уксусной кислоты. Ме-
тод основан на омылении уксусной кислоты в ацетатах целлю-
лозы титрованным раствором щелочи в присутствии спирта и
последующем титровании избытка щелочи, не вступившей в ре-
акцию. По массе щелочи, затраченной па омыление, вычисляют
массовую долю связанной уксусной кислоты.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт	Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
Гидроксид натрия, 0,1 и 0,5 н. раст- раствор
воры	Бюкс для взятия навески
Соляная кислота, 0,5 н. раствор Колба коническая на 250 мл
Ход определения. Навеску диацетата ~0,7 г, взятую
с точностью 0,0002 г, помещают в коническую колбу емкостью
250 мл и смачивают 10 мл этилового спирта. Колбу закрыва-
ют резиновой пробкой, в которую вставлена трубка с натронной
известью. Для лучшего набухания диацетата колбу ставят на
15 мин в термошкаф при 60°С. Затем в колбу приливают из
бюретки по каплям 20 мл 0,5 н. раствора гидроксида натрия,
закрывают колбу той же пробкой и выдерживают 2,5 ч в термо-
шкафу при 60°С.
По истечении указанного времени содержимое колбы ох-
лаждают до комнатной температуры и титруют 0,5 н. раство-
ром соляной кислоты в присутствии фенолфталеина до обесцве-
чивания раствора. Затем к содержимому колбы добавляют еще
4 мл 0,5 п. соляной кислоты, взбалтывают в течение 5 мин и
титруют 0,1 и. раствором гидроксида натрия до появления ус-
тойчивой розовой окраски. Одновременно в тех же условиях
проводят контрольный опыт.
179
Массовую долю связанной уксусной кислоты со (%) вычис-
ляют по формуле
[(К - vjKr - (	to]0,03-100
со	,
т
где V— объем 0,5 н. раствора соляной кислоты, пошедший на
титрование в контрольном опыте; V] — объем 0,5 п. раствора
соляной кислоты, пошедший на титрование в основном опыте;
Уз— объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия, пошедший на
титрование в контрольном опыте; У3— объем 0,1 н. раствора
гидроксида натрия, пошедший на титрование избытка кислоты
в основном опыте; Ki— коэффициент поправки для 0,5 н. раст-
вора соляной кислоты; Кз — коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора гидроксида натрия; 0,03— масса уксусной кислоты,
соответствующая 1 см3 точно 0,5 и. раствора гидроксида нат-
рия; т — масса навески диацетата целлюлозы.
Работа 3. Определение несвязанной уксусной кислоты. Ос-
новано на экстрагировании из диацетата целлюлозы остатков
уксусной кислоты и оттитровыванию ее щелочью.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 0,01 и. раствор Бюкс для взятия навески
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой Колба коническая на 250 мл
раствор
Ход определения. Навеску ~10 г измельченного диа-
цетата целлюлозы, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают
в коническую колбу емкостью 250 мл, приливают 150 мл дис-
тиллированной воды, закрывают колбу пробкой и выдержива-
ют 3 ч, периодически встряхивая ее содержимое. Затем свобод-
ную экстрагированную кислоту титруют в присутствии фенол-
фталеина 0,01 н. раствором гидроксида натрия до появления
розовой окраски.
Параллельно определяют кислотность применяемой дистил-
лированной воды, для чего 150 мл воды титруют в тех же ус-
ловиях.
Массовую долю несвязанной уксусной кислоты со (%) вы-
числяют по формуле
(to -to) КО ,0006-100
(О =3----------------- ,
т
где У1— объем 0,01 н. раствора гидроксида натрия, пошедший
на титрование рабочей пробы; У2— объем 0,01 н. раствора гид-
роксида натрия, пошедший на титрование воды; К—коэффи-
циент поправки для 0,01 н. раствора гидроксида натрия;
0,0006 — масса уксусной кислоты, соответствующая 1 мл точно
0,01 н. раствора гидроксида натрия; т — навеска диацетата
180
целлюлозы в пересчете на абсолютно сухой диацетат целлю-
лозы.
Работа 4. Определение зольности.
Оборудование
Тигель фарфоровый	Эксикатор
Печь муфельная
Ход определения. В прокаленный до постоянной массы
и взвешенный тигель помещают навеску ~5 г (точность взве-
шивания до 0,0002 г) абсолютно сухого диацетата целлюлозы,
сжигают ее па электрической плитке и прокаливают в муфель-
ной печи при 600°С до постоянной массы. Тигель немного ох-
лаждают и переносят в эксикатор. После охлаждения до ком-
натной температуры тигель взвешивают.
Массовую долю золы <о (%) вычисляют по формуле
(т — т.[) 100
<> —----------— (
mi
где т — масса тигля с остатком после прокаливания; т, — мас-
са пустого тигля; /п2 — навеска абсолютно сухого диацетата
целлюлозы.
Работа 5. Определение связанной серной кислоты. Метод
основан па осаждении сульфата бария и определении количест-
ва осажденной соли.
Реактивы и оборудование
Нитрат калия	Хлорид бария, 1О°/о-ный раствор
Азотная кислота, р=1,4	Бюкс для взятия навески
Соляная кислота, 20%-ный раствор Колба коническая на 150 мл
Ход определения. Навеску ~5 г диацетата целлюлозы,
взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу
емкостью 150 мл, добавляют 2 г нитрата калия и 15 мл азот-
ной кислоты (р=1,4), предварительно проверенной на отсут-
ствие серной кислоты, и разлагают при нагревании на песчаной
бане. Скорость нагрева регулируют таким образом, чтобы азот-
ная кислота в колбе все время слабо кипела. Далее содержи-
мое колбы выпаривают на кипящей водяной бане до получения
сухого белого осадка. К осадку добавляют 5 мл 20%-ной соля-
ной кислоты и 50 мл дистиллированной воды. Содержимое кол-
бы нагревают до полного растворения, охлаждают и фильтруют
через бумажный фильтр с синей лентой. Фильтр промывают до
нейтральной реакции, а фильтрат с промывными водами нагре-
вают до кипения и добавляют к нему 10 мл кипящего 10%-ного
раствора хлорида бария. После этого колбу с раствором ставят
на 2 ч в кипящую водяную баню и затем оставляют на ночь при
комнатной температуре. Полученный осадок сульфата бария
181
фильтруют через беззольный фильтр и промывают дистиллиро-
ванной водой при температуре 60—70°С. Фильтр с сульфатом
бария высушивают, сжигают, прокаливают до постоянной мас-
сы и взвешивают.
Массовую долю серной кислоты <о (%) вычисляют по фор-
муле
«,0.42-100
CO	,
т
где trt\~ масса сульфата бария; т — масса навески диацетата
целлюлозы; 0,42 — коэффициент пересчета сульфата бария на
серную кислоту.
ГЛАВА 9
АНАЛИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ПОЛИМЕРОВ,
СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ И ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
9.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПОЛИМЕРОВ
Молекулярная масса — одна из их основных характеристик
линейных полимеров, являющихся смесью полимергомологов.
Они неоднородны по молекулярной массе, поэтому для харак-
теристики полимера определяют его среднюю молекулярную
массу.
Классические методы определения молекулярной массы по-
лимеров— химический, эбуллиоскопический, осмометрический
и др.— требуют специального оборудования и весьма трудоем-
ки. В практике распространен вискозиметрический метод опре-
деления молекулярной массы полимера как наиболее быстрый
и достаточно точный. Вискозиметрический метод основан на
уравнении Марка — Куна — Хаувинка:
уд
[Г]] =-04’, где [iq] = lim -- ,
с->0 С
где [т>]— характеристическая вязкость, представляющая собой
отношение удельной вязкости т]уд к концентрации раствора ис-
следуемого полимера в случае его бесконечно большого разбав-
ления; К и а — константы для системы полимер — растворитель
при данной температуре (табл. 9).
Для нахождения характеристической вязкости готовят рас-
творы полимеров нескольких концентраций и определяют их
вязкость. По полученным данным строят график зависимости.
По оси абсцисс откладывают концентрацию полимера с в мае.
долях, %, по оси ординат — отношение удельной вязкости к
182
концентрации т]уд/с. Через нане-
сенные точки проводится прямая °
Ьс (рис. 47), которая экстрапо-
лируется до нулевой концентра- j•	с
ции (точка а). Значение т)уд/с в
точке а соответствует характерно-
тической вязкости исследуемого j
полимера.	г.
Определение характеристиче-
ской вязкости этим методом до- /
вольно трудоемко и требует мно- __________,_____,_____,_____
го времени, так как необходимо	№	о,в массЛ/ш.К
измерить вязкость растворов не Рис. 47. Кривая характеристиче-
менее пяти различных концентра-	ской вязкости
ций, после каждого измерения
тщательно промыть и просушить вискозиметр.
Таблица 9. Значение констант Киа для некоторых полимеров
Полимер	Растворитель	Темпера- тура, °C	К-10*	а	Mf-lO5
Полиэтилен низкой плот- ности	Тетралин	120	2,34	0,78	50—1100
Поливинилхлорид эмуль- сионный	Циклогекса- нон	25	0,204	jO.56	19—150
Полистирол	Толуол	25	1,7	0,69	3-1700
Полиметилметакрилат блочный	Бензол	25	0,468	0,77	70—630Ю
Характеристическую вязкость можно также определить из-
мерением относительной вязкости при одной концентрации (од-
ноточечный метод) по формуле
ПгдУ 1п Чори
(1+Y)C
где у — константа при данной температуре для системы поли-
мер— растворитель, не зависящая от молекулярной массы.
Работа 1. Определение молекулярной массы полиметил-
метакрилата. Вязкость раствора полиметилметакрилата в бен-
золе определяют с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-4
(см. рис. 14). Вискозиметр имеет две кольцевые метки — верх-
нюю и нижнюю, по которым наблюдают начало и конец истече-
ния жидкости. Для измерения времени истечения применяют
секундомер с ценой деления 1/10 с-Н.
Сосудом для термостата может служить большой стеклян-
ный стакан, заполненный водой нужной температуры. Темпе-
ратуру в термостате контролируют при помощи ртутного тер-
мометра с ценой деления 0,1°.
183
Реактивы и оборудование
Бензол (для криоскопии)	Вискозиметр	ВПЖ-4
Бюкс для взятия навески	Термостат с	терморегулятором
Колба мерная на 50 мл	Секундомер
Пипетка на 10 мл
Ход определения. Навеску полиметилметакрилата
~0,25 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в мерную
колбу емкостью 50 мл, добавляют 25 мл чистого бензола (для
криоскопии) и оставляют до полного растворения образца.
После растворения полимера содержимое колбы доводят до
50 мл бензолом и тщательно перемешивают. Затем производят
измерение времени истечения растворителя и раствора при тем-
пературе 25°С.
В термостате при температуре 25°С вискозиметр укрепляют
вертикально, так чтобы верхняя метка находилась под водой.
В широкую трубку наливают пипеткой 10 мл бензола и выдер-
живают 15 мин, чтобы он принял температуру термостата. Пос-
ле этого при помощи резиновой груши засасывают бензол в
узкую трубку вискозиметра, так чтобы мениск бензола был
выше верхней метки, и дают ему свободно вытекать под дей-
ствием собственной массы. Включив секундомер в момент про-
хождения бензола через верхнюю метку и выключив его в мо-
мент прохождения через нижнюю метку, измеряют время -л
истечения бензола от верхней до нижней метки.
Такие измерения повторяют не менее трех раз. Расхождение
между двумя определениями не должно превышать 0,2 с. Для
расчета берут среднее значение трех измерений.
Вискозиметр вынимают из термостата, выливают бензол,
просушивают, охлаждают до комнатной температуры, закрепля-
ют вертикально в термостате при температуре 25°С, заливают
10 мл приготовленного раствора и измеряют время истечения
т2 по описанному выше методу.
Из полученных данных — времени истечения бензола Г] и
раствора т2— вычисляют относительную и удельную вязкость:
Т2 _	,
Чотн—	> ЧуД ~ Чотн *•
Т1
Значение In т] находят по таблице натуральных логарифмов.
Для раствора полиметилметакрилата в бензоле при 25°С у=
=3,66. Полученные данные подставляют в расчетную формулу
и вычисляют характеристическую вязкость, а затем молекуляр-
ную массу.
9.2.	ПОЛИОЛЕФИНЫ
Полиолефины представляют собой продукты полимеризации
непредельных углеводородов. К полиолефинам относят полиэти-
лен, полипропилен, поли-4-метилпентен-1 и др.
184
Полиэтилен в промышленности получают полимеризацией
этилена тремя основными способами — при высоком, среднем и
низком давлении. Полученный разными способами полиэтилен
различается по плотности, молекулярной массе, степени кри-
сталличности, разветвленности макромолекул.
Полиэтилен высокого давления (ГОСТ 16337—77) получают
при давлении 100—350 МПа в присутствии инициаторов и вы-
пускают в виде различных базовых марок. Его называют поли-
этиленом низкой плотности.
Полиэтилен низкого давления (ГОСТ 16338—85) получают
при давлении 0,35 МПа па комплексных металлорганических
катализаторах. Полиэтилен, полученный при низком давлении,
называют полиэтиленом высокой плотности. Базовые марки по-
лиэтилена производят высшей и первой категории качества.
Полипропилен (ТУ 6-05-1105—73) получают полимеризаци-
ей пропилена в присутствии металлорганических катализаторов.
Полипропилен отличается более высокой теплостойкостью, хи-
мической стойкостью, водостойкостью чем полиэтилен. Основ-
ные показатели базовых марок полиэтилена и полипропилена
приведены в ГОСТе и ТУ. В лаборатории технического анализа
рекомендуется исследовать полиолефины по следующим пока-
зателям: плотность, показатель текучести расплава, массовая
доля летучих веществ, предел текучести при растяжении, проч-
ность при разрыве и диэлектрические показатели.
9.3.	ПОЛИСТИРОЛЫ
Полистирол — продукт полимеризации стирола. В промыш-
ленности его полимеризацию осуществляют в массе (блочным),
эмульсионным и суспензионным методами. Обладает высокими
диэлектрическими свойствами, химически стоек и абсолютно во-
достоек. Отличается высокой радиационной стойкостью и вы-
соким коэффициентом преломления. Недостаток полистирола —
хрупкость, низкая теплостойкость и ударная вязкость. Для уст-
ранения этих недостатков на основе полистирола выпускают
различные сополимеры.
Полистирол общего назначения (ГОСТ 20282—86) выпуска-
ют следующих марок: суспензионный — ПСС; блочный — ПСМ;
эмульсионный ПСЭ-2 и ПСЭ-1 (для получения пенопластов).
Полистирол ударопрочный (ОСТ 6-05-406—75) — продукт со-
полимеризации стирола с каучуком. В зависимости от назначе-
ния, способа получения и значения ударной вязкости выпуска-
ют три группы марок: высокой, средней и низкой ударопроч-
ности.
Акрилонитрилбутадиенстирольные пластики— АБС-пласти-
ки (ТУ 6-05-1587—74) получают сополимеризацией стирола и
акрилонитрила в присутствии бутадиенового каучука. Пластики
185
отличаются высокими прочностными свойствами, теплостойко-
стью, химической стойкостью. Выпускают четыре группы ма-
рок АБС-пластика: средней, повышенной и высокой ударной
вязкости и группа повышенной теплостойкости.
Основные показатели полистирола и его сополимеров при-
ведены в соответствующей нормативной документации. Реко-
мендуемые показатели для анализа полистиролов в курсе тех-
нического анализа: массовая доля остаточного мономера, по-
казатель текучести расплава, прочность при растяжении, тем-
пература размягчения по Вика и диэлектрические показатели.
9.4.	ПОЛИВИНИЛОВЫЙ СПИРТ, ЕГО СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
И ПОЛИВИНИЛАЦЕТАЛИ
Поливиниловый спирт (ГОСТ 10779—78) представляет со-
бой белый порошок, растворимый в воде и нерастворимый в
органических растворителях. Это единственный полимер, кото-
рый нельзя получить полимеризацией мономера, так как вини-
ловый спирт в свободном состоянии не существует, а изомеризу-
ется в ацетальдегид. В технике поливиниловый спирт получают
омылением спиртового раствора поливинилацетата в кислой
или щелочной среде.
Поливинилацетат — прозрачное бецветное вещество плотно-
стью 1,19 г/см3, растворим во многих органических растворите-
лях: спиртах, ацетоне, ароматических углеводородах, четырех-
хлористом углероде. Получают поливинилацетат полимериза-
цией винилацетата.
Поливинилацетали (производные поливинилового спирта)—
важные технические продукты, получаемые в результате кон-
денсации поливинилового спирта с альдегидами. Технические
поливинилацетали всегда содержат кроме ацетальных групп
незамещенные гидроксильные группы и некоторое количество
ацетатных групп. Наличие небольшого количества ацетатных
групп обусловлено присутствием этих групп в техническом по-
ливиниловом спирте. Максимальная степень замещения гидро-
ксильных групп составляет 86,47 мол. долей, %, поэтому поли-
винилацетали всегда содержат не менее 13,53 мол. долей, %,
свободных гидроксильных групп.
Промышленное применение получили ацетали формальдеги-
да (ГОСТ 10758—75), ацетальдегида, масляного альдегида
(ГОСТ 9439—85) и смешанные поливинилацетали.
Работа 1. Определение молярной доли ацетатных групп в
поливинилацетате. Ацетатные группы в поливинилацетате опре-
деляют, омыляя его спиртовым раствором гидроксида калия:
...-СН2-СН-... +КОН ->...-СН2-СН-... +СН3СООК
I	I
ососн3	ОН
186
Избыток гидроксида калия оттитровывают соляной кислотой.
Реактивы н оборудование
Гидроксид калия, 0,5 н. спиртовой
раствор (приготовление см. разд. 8.3,
работа 6)
Соляная кислота, 0,5 н. раствор
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой
раствор
Бюкс дли взятия навески
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованным шариковым холодиль-
ником
Ход определения. В коническую колбу емкостью
250 мл помещают ~0,2 г полимера, взвешенного с точностью
до 0,0002 г, вливают 25 мл 0,5 н. спиртового раствора гидро-
ксида калия, присоединяют к колбе обратный холодильник и
нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение 3 ч при
периодическом взбалтывании. После охлаждения раствор тит-
руют 0,5 н. раствором соляной кислоты в присутствии фенол-
фталеина до розовой окраски. Параллельно в тех же условиях
проводят контрольный опыт.
Молярную долю ацетатных групп х (%) в поливинилацетате
вычисляют по формуле
(И,— И2) /<0,0295-100
х = --------------------,
т
где Vi — объем 0,5 н. раствора соляной кислоты, пошедший на
титрование в контрольном опыте; У2— объем 0,5 н. раствора
соляной кислоты, пошедший на титрование пробы; К—коэффи-
циент поправки для 0,5 н. раствора соляной кислоты; 0,0295 —
массовое количество ацетатных групп, соответствующее 1 мл
0,5 н. раствора соляной кислоты; т — масса навески поливинил-
ацетата.
Работа 2. Определение молярной доли гидроксильных
групп в поливиниловом спирте. Гидроксильная группа является
основной функциональной группой поливинилового спирта. Наи-
более распространенный метод ее определения — этерификация
гидроксильных групп поливинилового спирта фталевым ангид-
ридом в присутствии пиридина. Реакция идет по схеме
COOR
COOHC5H5N
+с5н5\'
COOR
СООП
+ c5h5n
Реактивы и оборудование
Фталевый ангидрид, раствор в пи- Бюкс для взятия навески
ридипе
187
Гидроксид натрия, 0,5 и. раствор Колба круглодонная на 250 мл с
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой пришлифованным шариковым холо-
раствор	дилышком
Цилиндр мерный на 50 мл
Ход определения. Навеску 0,1—0,2 г поливинилового
спирта, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в круглодоп-
ную колбу емкостью 250 мл, приливают из бюретки с краном
25 мл свежеприготовленного раствора фталевого ангидрида в
пиридине (20 г фталевого ангидрида растворяют в 200 мл пи-
ридина), соединяют колбу с пришлифованным обратным холо-
дильником и нагревают горелкой на асбестовой сетке в тече-
ние 3 ч. По окончании реакции, не охлаждая колбы, через верх
холодильника вливают 50 мл дистиллированной воды, нагре-
вают 5 мин, затем раствор охлаждают и титруют 0,5 н. раство-
ром гидроксида натрия в присутствии фенолфталеина до появ-
ления розовой окраски. Одновременно в тех же условиях про-
водят контрольный опыт.
Молярную долю гидроксильных групп X (%) вычисляют по
формуле
(Ц1-Ц2) КО, 0085-100
х =-------------------- ,
т
где Vi — объем 0,5 н. раствора гидроксида натрия, пошедший на
титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,5 н. раствора
гидроксида натрия, пошедший па титрование пробы; Д'—-коэф-
фициент поправки для 0,5 н. раствора гидроксида натрия;
0,0085— массовое количество гидроксильных групп, соответст-
вующее 1 мл точно 0,5 н. раствора гидроксида натрия; т —
масса навески поливинилового спирта.
Ацетатные группы в поливиниловом спирте определяют, омы-
ляя их спиртовым раствором гидроксида калия (см. 10.4, ра-
боту 1), при этом поливинилового спирта следует взять ~2 г.
Работа 3. Определение молярной доли ацетальных групп
в поливинилацеталях. Метод основан на гидролизе поливинил-
ацеталя с одновременным оксидированием карбонильной груп-
пы солянокислым гидроксиламином.
Реакция поливинилацеталя (поливинилформаля, поливинил-
этаналя или поливинилбутираля) с солянокислым гидроксила-
мином в спиртовой среде протекает по схеме
... —СИ2 —СИ —СН2 —Си— . . + N1I2OU• I1CI ->
I I
О — СИ — о
I
R
...-сп2— сп-сц2— СИ- .. + R-Cll=NOH + НС1
I	I
он	он
188
В результате реакции образуются соответствующий оксим,
поливиниловый спирт и соляная кислота, которую оттитровы-
вают щелочью.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт
Гидроксиламии солянокислый, 7%-
иый водный раствор
Гидроксид натрия, 0,5 и. раствор
Метиловый оранжевый, 0,1%-ный
раствор
Бюкс для взятия навески
Колба криглодонная на 250 мл с
пришлифованным шариковым холо-
дильником
Пипетка иа 25 мл
Цилиндры мерные па 50 и 100 мл
Ход определения. Навеску ~2 г поливинилацеталя,
высушенного до постоянной массы, помещают в круглодонную
колбу емкостью 250 мл, приливают 50 мл этилового спирта,
присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают на
водяной бане до полного растворения ацеталя. Затем добавля-
ют пипеткой 25 мл 7%-ного раствора солянокислого гидроксил-
амина и нагревают при сильном кипении 1,5—2 ч. По окончании
нагревания через верх холодильника вливают 100 мл дистилли-
рованной воды для растворения осадка поливинилового спирта,
перемешивают и нагревают 10—15 мин. Полученный прозрач-
ный раствор после охлаждения титруют 0,5 н. раствором гидро-
ксида натрия в присутствии индикатора метилового оранжевого
до желтовато-оранжевой окраски. Одновременно в тех же ус-
ловиях ставят контрольный опыт.
Молярную долю ацетатных групп х (%) в поливинилацетате
формуле
(И -У^КР ЮО
х =--------------,
т
где Vi — объем 0,5 н. раствора гидроксида натрия, израсходо-
ванный на титрование поливинилацеталя; V2 — объем 0,5 н.
раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование в
контрольном опыте; К—коэффициент поправки для 0,5 н. рас-
твора гидроксида натрия; F—массовое количество ацетальных
групп, соответствующее 1 мл точно 0,5 н. раствора гидроксида
натрия (в случае определения ацетальных групп F равно: в
поливинилбутирале — 0,044, в поливинилэтилале — 0,030, в по-
ливинилформале — 0,023); т — масса навески поливинилаце-
таля.
В поливинилацеталях молярную долю ацетатных групп оп-
ределяют по методике, описанной в разд. 10.4, работа 1, гид-
роксильных групп — фталированием (см. разд. 10.4, работа 2).
9.5.	ФЕНОЛОАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ
Фенолоальдегидные смолы представляют собой твердые
(ГОСТ 18694—80) или жидкие продукты от светло-желтого до
189
темного цвета. Плотность 1,1—1,27 г/см3. Растворимы во мно-
гих органических растворителях: этиловом спирте, ацетоне, пи-
ридине и др. Получают смолы конденсацией различных фенолов
с альдегидами в кислой или щелочной среде. В зависимости от
соотношения фенола и альдегида и от pH среды образуются
смолы двух типов: 1) новолачные, термопластичные и 2) ре-
зольные, термореактивные.
Новолачные смолы получают конденсацией альдегидов с
избытком фенола в присутствии кислых катализаторов. Эти
смолы сохраняют плавкость и растворимость при длительном
хранении, а также при нагревании до 200—250°С. Они могут
превращаться в неплавкие продукты после дополнительной об-
работки формальдегидом или гексаметилентетрамином.
Резольные смолы получают конденсацией фенола с избыт-
ком альдегида в присутствии главным образом щелочных ка-
тализаторов. Эти смолы при длительном хранении, нагревании
или на холоду переходят в неплавкое и нерастворимое состоя-
ние.
При нагревании фенолоальдегидных смол до температуры
300°С происходит их разложение. Анализ фенолоформальде-
гидных смол состоит в определении массовой доли свободного
фенола, альдегида и определении бромного числа, массовой
доли метилольных групп (для резольных смол), вязкости, тем-
пературы каплепадения, времени желатинизации.
Работа 1. Определение массовых долей свободного фенола
и формальдегида. В фенолоформальдегидных смолах могут со-
держаться различные количества свободного фенола и фор-
мальдегида. Свойства изделий из фенолоформальдегидных смол
зависят от содержания свободных компонентов, и поэтому оп-
ределение их весьма важно. Метод определения основан на
отгонке из смолы свободного фенола и формальдегида водяным
паром.
Фенол определяют в отгоне бромированием по методу Коп-
першаара. Обработкой бромид-броматным раствором в кислой
среде получают трибромфенол. Г1ри избытке брома бромирова-
ние идет дальше с образованием трибромфенолброма. По окон-
чании бромирования к реакционной смеси приливают раствор
иодида калия и избыток брома, и бром, замещающий водород
гидроксильной группы, вытесняет эквивалентное количество ио-
да; выделившийся иод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата
натрия. Реакции протекают по уравнениям, приведенным в
разд. 8.4, работа 5. Свободный формальдегид определяют в
том же дистилляте, полученном перегонкой смолы с водяным
паром. Формальдегид окисляется в щелочной среде реактивом
Несслера:
СН2О + K2HgI4 + ЗКОН НСООК + Hg + 4KI + 2Н2О
190
Выделившуюся ртуть после подкисления растворяют в растворе
иода и избыток иода оттитровывают тиосульфатом натрия:
Hg +I2 +2KI K2HgI4
I2 Н- ^NasSaOs—>-2Na 14- NaaS^s
Массовая доля эквивалента формальдегида равна ’/2 массы
моля, т. е. 15,01 г.
Реактивы и оборудование
Этиловый спирт
Бромид-броматиый, 0,1 н. раствор
Соляная кислота, р=1,19
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Гидроксид натрия, 50%-ный раствор
Иод, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бюкс для взятия навески
Колба круглодонная, длинногорлая
на 1000 мл
Прибор для перегонки с водяным па-
ром
Колба мерная на 500 мл
Пипетки на 20, 25 и 50 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Цилиндр мерный на 25 мл
Приготовление реактива Несслера. Растворяют 25 г рту-
ти, 28 г иода и 55 г иодида калия в 100 мл дистиллированной воды. Смесь
энергично взбалтывают до обесцвечивания (допускается слабо-желтая ок-
раска), фильтруют в мерную колбу емкостью 500 мл и объем в колбе до-
водят до метки дистиллированной водой. Раствор должен храниться в
склянке оранжевого стекла в темном месте.
Приготовление раствора иода. Последовательно растворяют
25 г иодида калия и 12,7 г кристаллического иода в 100 мл дистиллиро-
ванной воды, после чего объем раствора доводят до 1000 мл.
Ход определения. Навеску ~2 г тонко измельченной
смолы отвешивают по разности в бюксе или на часовом стекле
с точностью до 0,0002 г и помещают в длинногорлую кругло-
донную колбу емкостью 1000 мл. Навеску смолы растворяют
в 20 мл этилового спирта и прибавляют 200 мл воды. Получен-
ную эмульсию перегоняют с водяным паром (рис. 48) в мер-
ную колбу емкостью 500 мл до прекращения образования мути
с бромной водой. Для проведения пробы отставляют мерную
колбу и 2—3 мл дистиллята собирают в пробирку. Затем в
пробирку по стенке прибавляют несколько капель бромной во-
ды. По окончании отгонки раствор в мерной колбе разбавляют
дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.
Для определения содержания свободного фенола от-
бирают пипеткой 25 мл дистиллята и вносят в коническую кол-
бу с притертой пробкой емкостью 250 мл. Прибавляют пипеткой
50 мл 0,1 н. бромид-броматного раствора, 5 мл соляной кислоты
(р=1,19), быстро закрывают пробкой, хорошо перемешивают
и выдерживают при комнатной температуре 15—20 мин. Затем
добавляют 15 мл 10%-ного раствора иодида калия, перемеши-
вают и через 15—20 мин титруют выделившийся иод 0,1 н. рас-
твором тиосульфата натрия, прибавляя в конце титрования (к
191
раствору светло-желтого цвета) несколько капель раствора
крахмала в качестве индикатора и титруя до обесцвечивания.
Параллельно проводят контрольный опыт, в котором вместо
25 мл испытуемого раствора берут 25 мл дистиллированной
воды.
Массовую долю фенола в смоле <oi (%) вычисляют по фор-
муле
(И, — И2) /(0,001568.500.100
ш —--------------------------
т25
где Vi—объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; V2— объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
испытуемого раствора; К—коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия; т — навеска смолы; 0,001567 —
масса фенола, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора
тиосульфата натрия.
Рис. 48. Прибор для перегонки с водяным паром:
1 — парообразователь; 2 — воздушный холодильник; 3 — перегон-
ная колба; 4 — холодильник; 5 — приемник; 6 — горелка
Для определения содержания свободного формаль-
дегида можно использовать дистиллят, полученный при оп-
ределении содержания свободного фенола. Отбирают пипеткой
25 мл отгона и вносят в коническую колбу с притертой пробкой
емкостью 250 мл. Прибавляют 10 мл реактива Несслера, 25 мл
50%-ного раствора гидроксида натрия, закрывают пробкой и
взбалтывают в течение 5 мин. После выделения ртути (жид-
кость принимает темно-серую окраску) содержимое колбы
нейтрализуют 30—35 мл соляной кислоты (р= 1,19) до слабо-
кислой реакции по лакмусовой бумаге, затем, не давая смеси
охладиться, прибавляют пипеткой 20 мл 0,1 н. раствора иода,
192
взбалтывают до полного растворения ртути и избыток иода от-
титровывают 0,1 и. раствором тиосульфата натрия, прибавляя
в конце титрования раствор крахмала в качестве индикатора
и титруя до обесцвечивания. Одновременно проводят контроль-
ный опыт, где вместо испытуемого раствора берут 25 мл дис-
тиллированной воды.
' Массовую долю свободного формальдегида в смоле иг (%)
вычисляют по формуле
(1^-И2) КО,0015-500.100
AV» —.-
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; V2— объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
испытуемого раствора; К—коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия; т — навеска смолы; 0,0015 —
масса формальдегида, соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. рас-
твора тиосульфата натрия.
Работа 2. Определение бромного числа по методу Петрова.
Бромное число — это масса брома, присоединяющаяся к низ-
комолекулярным водорастворимым продуктам, содержащимся
в 100 г смолы. Метод состоит в растворении исследуемой смолы
в водном растворе щелочи, осаждении ее раствором кислоты
и определении массы брома, присоединяющегося к низкомоле-
кулярным продуктам, находящимся в фильтрате.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 10%-ный раствор
Соляная кислота, 7%-ный раствор
Соляная кислота, р= 1,19
Бромид-броматный, 0,1 н. раствор
Иодид калия, 10%-ный раствор
Тиосульфат иатрия, 0,1 и. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный вод-
ный раствор
Бюкс для взятия навески
Цилиндры мерные на 10 и 25 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Пипетка на 25 мл
Ход определения. Навеску смолы 0,2—0,3 г, взятую
с точностью до 0,0002 г, обрабатывают 20 мл 10%-ного раство-
ра гидроксида натрия и оставляют стоять при комнатной тем-
пературе в течение 24 ч. После этого раствор нейтрализуют
7%-ным раствором соляной кислоты до слабокислой реакции
(проба на синюю лакмусовую бумагу). Образующийся осадок
отфильтровывают и промывают несколько раз дистиллирован-
ной водой. Фильтрат и промывные воды собирают в коническую
колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой. К полученному
раствору прибавляют пипеткой 25 мл 0,1 н. бромид-броматного
раствора и 5 мл соляной кислоты. Колбу закрывают пробкой,
взбалтывают и оставляют стоять в течение 15 мин, после чего
прибавляют 10 мл 10%-ного раствора иодида калия и 50 мл
дистиллированной воды. Через 5 мин титруют выделившийся
7 — 458	193
иод 0,1 и. раствором тиосульфата натрия, прибавляя в конце
титрования несколько капель раствора крахмала в качестве ин-
дикатора и продолжая титровать до обесцвечивания раствора.
Одновременно проводят контрольный опыт.
Значение бромного числа (б. ч.) в г/100 г вычисляют по
формуле
„	0Л-Г2) КО ,00799-100
б.ч. =------------------- ,
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, пошедший
на титрование в контрольном опыте; У2— объем 0,1 н. раствора
тиосульфата натрия, пошедший на титрование испытуемого
раствора; К — коэффициент поправки для 0,1 н. раствора тио-
сульфата натрия; 0,00799 — масса брома, соответствующая 1 см3
точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия; т — масса навески
смолы.
Работа 3. Определение массовой доли метилольных групп
в резольной смоле. Метод основан па конденсации фенолоспир-
тов с большим избытком фенола в присутствии соляной кислоты
с образованием производных дифенилметана. Реакция проходит
по схеме
он
Избыток непрореагировавшего фенола отгоняют с водяным па-
ром.
При определении метилольных групп с фенолом реагируют
не только метилольные группы, но и свободный формальдегид,
содержащийся в исходной смоле. Кроме того, с метилольными
группами реагирует и свободный фенол, содержащийся в смо-
ле. Поэтому при расчете содержания метилольных групп необ-
ходимо учитывать содержание свободного фенола и свободного
формальдегида в смоле.
Реактивы и о
Фенол, 80%-ный раствор
Соляная кислота, р=1,19
Соляная кислота, 0,1 н. раствор
Этиловый спирт
Бромид-броматный 0,1 н. раствор
(приготовление см. разд. 8.3, работа
7)
Иодид калия, 10%-иый раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бромная вода
Бюкс для взятия иавески
194
борудование
Колба круглодонная на 250 мл с
пришлифованным шариковым холо-
дильником
Колба круглодонная, длинногорлая
на 1000 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Колба мерная на 500 мл
Прибор для перегонки с водяным
паром
Цилиндр мерный на 25 мл
Пипетки на 1, 25 и 50 мл
Ход определения. Навеску тонко измельченной смолы
~0,2 г, взвешенную в бюксе с точностью до 0,0002 г, поме-
щают в круглодонную колбу емкостью 250 мл и вносят пипет-
кой 1 мл 80%-ного раствора фенола. Колбу соединяют с при-
шлифованным обратным холодильником, ставят ее на кипящую
водяную баню и через холодильник вносят 10 мл 0,1 н. раствора
соляной кислоты. Нагревают в течение 2 ч, охлаждают, не сни-
мая холодильника. Затем содержимое колбы переносят в колбу
для перегонки с водяным паром, обмывают колбу 20 мл эти-
лового спирта и сливают спирт в колбу для перегонки. Избыток
фенола отгоняют с водяным паром, собирая дистиллят в мерную
колбу емкостью 500 мл. Перегонку с водяным паром ведут до
тех пор, пока дистиллят не перестанет образовывать муть с
бромной водой. Затем раствор доводят дистиллированной во-
дой до метки, хорошо перемешивают, отбирают 25 мл раствора
и определяют содержание фенола способом Коппершаара (см.
разд. 10.5, работа 1). Одновременно проводят контрольный
опыт, предварительно перегнав смесь из 1 мл 80%-ного фенола,
10 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты и 20 мл этилового спирта
с водяным паром.
Массу фенола тг (г) в контрольном опыте рассчитывают
по формуле
V .КО, 001568 -500
«1 =---------------
и в рабочем опыте /п2 по формуле
Г 2К0,001569-500
т2=---------25-----’
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; У2 — объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
в рабочем опыте; К — коэффициент нормальности для 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия; 0,001567 — количество фенола,
соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора тиосульфата нат-
рия.
Массовую долю метилольных групп юз (%) рассчитывают
по формуле
[mj — (т2-Ш1)] 0,33-100
ы3 =----------------------— 1,003<о2>
т
где — масса фенола в контрольном опыте; /п2 — масса избы-
точного фенола, найденного при титровании в рабочем опыте;
<01 — массовая доля свободного фенола в исследуемой навеске
смолы; т — навеска смолы; ю2 — массовая доля свободного
^формальдегида в исследуемой смоле; 0,33 — масса метилольных
Г	195
Г
групп, соответствующая 1 г фенола; 1,003 — соотношение мо-
лярных масс метилольной группы и формальдегида.
Работа 4. Определение вязкости. В фенолоальдегидных
смолах определяют относительную вязкость 50%-ного раствора
смолы в ацетоне или этиловом спирте при 20°С. Определение
ведут при помощи вискозиметра ВПЖ (см. рис. 14).
Работа 5. Определение времени желатинизации новолач-
ной смолы.
Реактивы и оборудование
Уротропин	Металлическая лопатка
Фарфоровая ступка	Секундомер
Металлическая электроплитка
Ход определения. Навеску 2 г новолачной смолы сме-
шивают в ступке с 0,2 г уротропина. На металлическую элек-
троплитку с отверстием для термометра, нагретую до 150°С, на-
сыпают 1 г смеси, включают секундомер и с помощью металли-
ческой лопатки распределяют смолу как можно более равномер-
но на площадке 45x45 мм. Время от момента помещения смо-
лы на плитку до момента, когда смола перестанет тянуться в
виде нитей и приклеиваться к лопатке, считают временем от-
верждения.
9.6.	ФЕНОПЛАСТЫ
Фенопласты представляют собой пластические массы на ос-
нове новолачных или резольных фенолоальдегидных смол. В за-
висимости от характера наполнителя фенопласты могут быть
порошкообразными, волокнистыми или слоистыми.
Новолачные фенопласты имеют высокую теплостойкость,
прочность. Резольные фенопласты обладают лучшими диэлек-
трическими свойствами, химической стойкостью. В зависимости
от состава исходной смолы, наполнителя и других добавок свой-
ства фенопластов могут изменяться в широких пределах. Фено-
пласты в зависимости от состава и физико-механических тре-
бований к изделиям, изготовленным из них, подразделяются на
типы, группы и марки.
Испытания фенопластов (ГОСТ 5689—79) состоят в опре-
делении теплостойкости по Мартенсу, прочностных и диэлектри-
ческих показателей, текучести по Рашигу, усадки. Контроль
производства пресс-материалов предусматривает определение
массовых долей: свободного фенола, гексаметилентетрамина
(уротропина) для новолачных пресс-порошков, смолы и напол-
нителя, воды. Свободный фенол в пресс-порошках определяют
методом бромирования, аналогично определению его в смоле.
Воду в пресс-порошках определяют по методу Дина и Старка.
Работа 1. Определение массовой доли гексаметилентетра-
196
Члина. Определение основано на образовании тетраиодида уро-
тропина CsHiah — кристаллического продукта коричневого цве-
та. Реакция гексаметилентетрамина с иодом очень чувствитель-
на, можно определить до 0,3 мг/л гексаметилентетрамина.
Реактивы и оборудование
Иод, 0,1 и. раствор (приготовление
см. разд. 10.5, работа 1)
Тиосульфат иатрия, 0,1 и. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бюкс для взятия навески
Колба коническая иа 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Колба мерная на 50 мл
Пипетка на 5 и 25 мл
Ход определения. Навеску пресс-порошка ~1 г взве-
шивают в бюксе с точностью до 0,0002 г и помещают в кони-
ческую колбу емкостью 250 мл. В колбу прибавляют 45—50 мл
горячей дистиллированной воды и, покрыв колбу небольшим
опрокинутым стаканчиком, экстрагируют гексаметилентетрамин
на кипящей водяной бане в течение 1 ч. Затем суспензию филь-
труют в мерную колбу емкостью 50 мл, доводят объем раствора
до метки дистиллированной водой и хорошо перемешивают.
В коническую колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой вно-
сят пипеткой 5 мл полученного раствора и из бюретки с краном
в течение 3 мин приливают по каплям 30 мл 0,1 н. раствора
иода при непрерывном взбалтывании. Добавление раствора
иода по каплям и взбалтывание колбы необходимы во избе-
жание адсорбции иода на поверхности образовавшегося осадка
тетраиодида уротропина.
После прибавления всего раствора иода тотчас же фильтру-
ют раствор через вату в мерную колбу емкостью 50 мл, про-
мывают осадок 2 раза дистиллированной водой (по 5 мл на
каждую промывку) и доводят объем раствора в колбе до метки.
Из полученного раствора отбирают пипеткой 25 мл в кониче-
скую колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой и избыток
иода, не вступившего в реакцию с гексаметилентетрамином,
оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия, добавляя
несколько капель 1%-ного раствора крахмала в качестве инди-
катора в конце титрования, когда цвет раствора станет соломен-
jHo-желтым. Параллельно в тех же условиях ставят контроль-
ный опыт.
1.	Массовую долю гексаметилентетрамина со (%) вычисляют
по формуле
1	(К, — ХЛ2) КО,0035-50-50 100
i	ы =------------------------ ,
'•	м5>25
йгде Vi — объем 0,1 и. раствора тиосульфата натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,1 н.
фаствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
197
испытуемого раствора; К — коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия; т — навеска пресс-порошка;
0,0035—масса гексаметилентетрамина, соответствующая 1 см3
точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г.
Работа 2. Определение массовой доли смолы и наполни-
теля. Смолу экстрагируют ацетоном, а оставшийся наполнитель
высушивают до постоянной массы. Разность между навеской и
массой наполнителя соответствует содержанию смолы в пресс-
порошке.
Реактивы и оборудование
Ацетон	Колба коническая на 250 мл с при-
Бюкс для взятия навески	шлифованной пробкой
Термошкаф с терморегулятором
Ход определения. Навеску пресс-порошка ~5 г, взя-
тую с точностью до 0,01 г, помещают в коническую колбу ем-
костью 250 мл с притертой пробкой. К пресс-порошку прили-
вают 40—50 мл ацетона, закрывают колбу пробкой и энергич-
но взбалтывают в течение 10 мин. Затем суспензию фильтруют
и остаток наполнителя на фильтре сушат в термошкафу при
температуре 80°С до постоянной массы.
Массовую долю наполнителя <о (%) вычисляют по формуле
mi 100
со —-------------------------- ,
т
где /Hi — масса остатка; т — навеска пресс-порошка.
Массовую долю смолы ®i (%) вычисляют по формуле
= 100 — ш,
где и — массовая доля наполнителя.
9.7.	МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ
Мочевиноформальдегидные смолы получают конденсацией
мочевины с формальдегидом в слабощелочной или нейтральной
среде. Эти смолы имеют светлую окраску, плотность 1,1—
1,35 г/см3, растворимы в воде. Отверждение мочевиноформаль-
дегидных смол происходит под действием кислот.
Анализ мочевиноформальдегидных смол состоит в опреде-
лении «жизнеспособности» и времени отверждения, содержания
мочевины, свободного формальдегида и метилольных групп.
Работа 1. Определение жизнеспособности смолы. Жизне-
способностью называют время от момента добавления отверди-
теля до начала желатинизации.
Реактивы и оборудование
Хлорид аммония	Палочка стеклянная
Чашка фарфоровая
198
Ход определения. В фарфоровую чашку взвешивают
5,0 г смолы, добавляют 0,05 г (1%) тонкоизмельченного хло-
рида аммония и тщательно перемешивают. Приготовленный
раствор при периодическом перемешивании выдерживают при
20°С до начала желатинизации. Отмечают время от момента
добавления хлорида аммония до начала желатинизации.
Работа 2. Определение времени отверждения смолы.
Реактивы и оборудование
Хлорид аммония	Пробирка
Чашка фарфоровая	Палочка стеклянная
Ход определения. В фарфоровую чашку помещают
~5 г смолы, добавляют 0,05г (1%) тонкоизмельченного хлори-
да аммония и тщательно перемешивают стеклянной палочкой
в течение 5 мин при 20 °C. В пробирку диаметром 16 мм пере-
носят 2 г смеси смолы с отвердителем и опускают ее в кипящую
водяную баню так, чтобы уровень смолы в пробирке был на
10—20 мм ниже уровня воды в водяной бане, и включают се-
кундомер. Смолу непрерывно перемешивают стеклянной палоч-
кой до начала ее желатинизации. Время от момента погруже-
ния пробирки в кипящую воду до момента желатинизации смо-
лы принимают за время ее отверждения.
Работа 3. Определение содержания мочевины. Мочевина
с анилином реагирует с образованием дифенилмочевины:
Дифенилмочевину отделяют от реакционной массы и взвеши-
вают
Реактивы и оборудование
Анилин	Тигель стеклянный с пористой пла-
Этиловын спирт	стиикой № 3
. Бюкс для взятия навески	Эксикатор
Колба круглодонная на 250 мл с Термошкаф с терморегулятором
Пришлифованным шариковым холо-
' дильником
Ход определения. Навеску смолы ~3 г, взятую с точ-
ностью до 0,1 г, обрабатывают десятикратным (по массе) ко-
< личеством анилина в круглодониой колбе с обратным холодиль-
ником при нагревании на песчаной бане в течение 2 ч. В начале
реакции интенсивно выделяется аммиак, что можно определить
ио посинению лакмусовой бумаги, помещенной в трубку обрат-
ного холодильника. По окончании реакции содержимое колбы
5 охлаждают, выделившиеся кристалли дифенилмочевины отфиль-
199
тровывают через стеклянный тигель с пористой пластинкой №3
и промывают 3—4 раза небольшим количеством (по 10 мл) эти-
лового спирта, охлажденного льдом. Промытые кристаллы вы-
сушивают при 110°С до постоянной массы, охлаждают в экси-
каторе и взвешивают.
Массовую долю мочевины со (°/о) вычисляют по формуле
60,05/ni
...--------100
212,25т
(U =
где mi — масса осадка дифенилмочевины; т — масса навески
смолы; 60,05 — молекулярная масса мочевины; 212,25—моле-
кулярная масса дифенилмочевины.
Работа 4. Определение свободного формальдегида в смо-
ле, растворимой в воде. Метод основан па реакции взаимодей-
ствия формальдегида с сульфитом натрия в кислой среде;
О	ОН
II	I
Н-С + Na2SO3 + НС1 -> Н2С + NaCl
I	I
Н	SO3Na
Молярная масса эквивалента формальдегида равна массе
его моля.
Избыток кислоты титруют 0,1 н. раствором гидроксида нат-
рия в присутствии тимолфталеина.
Реактивы и оборудование
Соляная кислота, 0,1 н. раствор
Сульфит натрия, 15°/о-ный раствор
(свежеприготовленный)
Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор
Тимолфталеин, 0,1 -ный спиртовой ра-
створ
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 250 мл
Цилиндр мерный на 50 мл
Пипетка на 20 мл
Ход определения. Взвешивают ~2 г смолы в бюксе
с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу емко-
стью 250 мл, приливают 50 мл дистиллированной воды, 20 мл
0,1 н. соляной кислоты и 50 мл 15 %-кого свежеприготовленного
раствора сульфита натрия. Взбалтывают и избыток кислоты
титруют 0,1 и. раствором гидроксида натрия в присутствии ти-
молфталеина в качестве индикатора до появления голубой ок-
раски. Параллельно в тех же условиях проводят контрольный
опыт.
Массовую долю свободного формальдегида в смоле со (%)
вычисляют по формуле
(Vi -К2) №,003-100
(J) —---------------------
т
где Vi — объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,1 н.
200 •
^раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование
1пробы; /С—коэффициент поправки для 0,1 н. раствора гидро-
ксида натрия; 0,003 — масса формальдегида, соответствующая
1 см3 точно 0,1 н. раствора гидроксида натрия, г; т — масса
навески смолы.
Если водный раствор смолы имеет щелочную или кислую
реакцию, то устанавливают поправку. Для этого берут около
1 г смолы и готовят водный раствор. В раствор добавляют пи-
петкой 20 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты и титруют 0,1 н.
раствором гидроксида натрия в присутствии тимолфталеина.
Работа 5. Определение свободного формальдегида в смо-
лах, нерастворимых в воде. Принцип метода тот же, что и в
предыдущем определении.
оборудование
Бюкс для взятия навески
Колба коническая на 250 мл
Колба мерная на 250 мл
[ Пипетка на 20 и 50 мл
Цилиндр мерный на 50 мл
Реактивы иi
Соляная кислота 0,1 н. раствор
Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор
Сульфит натрия, 15%-ный раствор
Тимолфталеин, 0,1%-ный спиртовой
раствор
Ход определения. Навеску ~2 г измельченной смолы,
взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу
емкостью 250 мл, приливают 100—150 мл воды, хорошо пере-
мешивают и фильтруют в мерную колбу емкостью 250 мл; рас-
твор доводят дистиллированной водой до метки и хорошо пере-
мешивают. К 50 мл полученного раствора (взятого пипеткой)
прибавляют 20 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты и 50 мл
15%-ного раствора сульфита натрия, несколько капель тимол-
фталеина, тщательно перемешивают и титруют 0,1 н. раствором
гидроксида натрия до появления голубой окраски. Параллельно
проводят контрольный ОПЫТ.
Массовую долю свободного формальдегида (%) вычис-
ляют по формуле
(М1 -У2)АС250-100
где Vi — объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия, израсходо-
ванный на титрование в контрольном опыте; Vi — объем 0,1 н.
; раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование
исследуемого раствора; К—коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора гидроксида натрия; 0,003 — масса формальдегида, со-
t ответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора гидроксида натрия,
г; т — масса навески смолы.
Работа 6. Определение массовой доли метилольных групп.
Метод основан на взаимодействии метилольных групп и сво-
• бодного формальдегида с иодом в щелочной среде. Иод в ще-
*	201
У
лочнои среде переходит в иодат:
3I2 + SNaOH -> NaIO3 4- 5NaI 4- ЗН2О
Иодат натрия окисляет формальдегид и метилольные группы:
3R—СН2ОН + NaIO3 4- 3NaOH ->- 3R-H + ЗНСООМа 4- NaI 4- ЗН2О
ЗНСОН + NaIO3 4- 3NaOH 3HCOONa 4- NaI + 3H2O
После этого прибавляют серную кислоту, чтобы выделить
иод из оставшегося йодата натрия и эквивалентного ему ко-
личества иодида натрия:
NalOg 4- 5NaI 4- 3H2SO4 3I2 + 3Na2SO4 4- 3H2O
Выделившийся в свободном виде иод оттитровывают тио-
сульфатом натрия:
12 4- 2Na2S2Os *-*• 2NaI 4- Na2S4O§
Молярная масса эквивалента формальдегида равна ’/2 мас-
сы его моля.
Таким образом определяют сумму метилольных групп и сво-
бодного формальдегида. Вычитая из нее массовую долю сво-
бодного формальдегида, найденную по реакции с сульфитом
натрия в кислой среде, определяют массовую долю метилоль-
ных групп.
Для растворимых в воде смол определения проводят непо-
средственно в растворе навески.
Для определения массовой доли метилольных групп в смо-
лах, нерастворимых в воде, пробу предварительно обрабаты-
вают 20%-ным раствором гидроксида натрия, а затем опреде-
ляют массовые доли формальдегида и метилольных групп в
продуктах щелочного гидролиза смолы.
Реактивы и оборудование
Гидроксид натрия, 20%-ный раствор
Гидроксид натрия, 1 н. раствор
Иод, 0,1 н. раствор
Серная кислота, 1 и. раствор
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор
Крахмал растворимый, 1%-ный раст-
вор
Бюкс для взятия навески
Колба мерная на 250 мл
Колба коническая на 250 мл с при-
шлифованной пробкой
Цилиндры мерные на 10 и 25 мл
Пипетки на 10 и 20 мл
Ход определения. Навеску смолы ~ 1,5 г, взятую с
точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу емкостью
250 мл и приливают 10 мл 20%-ного водного раствора гидро-
ксида натрия (для смол, нерастворимых в воде). После энер-
гичного взбалтывания раствор разбавляют дистиллированной
водой до метки (если раствор содержит нерастворившиеся взве-
шенные частички, его необходимо фильтровать).
Помещают 10 мл приготовленного раствора в коническую
колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой, прибавляют пи-
202
петкой 20 мл 0,1 н. раствора иода и 10 мл 1 н. раствора гид-
роксида натрия. Через 10 мин к раствору прибавляют 15 мл
[1 н. раствора серной кислоты и выделившийся иод титруют
10,1 н. раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания, при-
бавляя к концу титрования несколько капель крахмала. Па-
раллельно проводят контрольный опыт.
' Массовые доли метилольных групп и формальдегида ®2 (%)
й пересчете на формальдегид вычисляют по формуле

(И - У2) 0,0015К250-100
м!0
где Vi — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо-
дованный на титрование в контрольном опыте; V2 — объем 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование
исследуемого раствора; К—коэффициент поправки для 0,1 н.
раствора тиосульфата натрия; 0,0015 — масса формальдегида,
соответствующая 1 см3 точно 0,1 н. раствора тиосульфата нат-
рия, г; т — масса навески смолы.
Массовую долю метилольных групп соз (%) вычисляют по
формуле
31 (<в2 — “1)
где ©г — массовые доли метилольных групп и формальдегида в
пересчете на формальдегид; <oi — массовая доля формальдегида;
31 и 30 — молекулярные массы соответственно метилольной
группы и формальдегида.
ГЛАВА 10
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТМАСС
Технологические свойства полимерных материалов характе-
ризуют их способность к переработке в изделия. Точное знание
технологических показателей материала необходимо для наи-
более рационального выбора технологического режима перера-
ботки и получения высококачественных изделий. Общими для
' большинства методов переработки пластмасс являются опреде-
ление объемных характеристик, сыпучести, гранулометрического
. состава, содержание влаги и летучих, а также определение тем-
, пературных характеристик, текучести и усадки.
203
10.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Характеристики объемных свойств порошкообразных и гра
нулированных материалов важны для выполнения расчетов за
грузочных камер пресс-форм; определения объемов бункеров
перерабатывающего оборудования и емкостей, предназначен
ных для хранения и транспортировки сырья. Важнейшие по-
казатели, характеризующие объемные свойства материалов: на-
сыпная плотность, удельный объем, коэффициент уплотнения
Объемные характеристики порошкообразных и гранулировании?
полимерных материалов зависят от плотности и формы отдель-
ных частиц, гранулометрического состава, влажности, а также
условий транспортировки и продолжительности хранения сырья.
Работа 1. Определение насыпной плотности и удельногс
объема.
Насыпная плотность выражается массой единицы объема
(кг/м3) свободно насыпанного материала.
Удельный объем выражается объемом единицы массы
(м3/кг) свободно насыпанного материала. Эти две характери-
стики связаны между собой обратно пропорциональной зави-
симостью.
Согласно ГОСТ 11035—64 испытуемый порошкообразный
или гранулированный материал засыпают из конической ворон-
ки, укрепленной на штативе над измерительным цилиндром на
расстоянии 20—30 мм. Объем измерительного цилиндра 100 см3,
внутренний диаметр 45 мм. Цилиндр и воронку изготавливают
из стекла или металла. Диаметр нижнего отверстия воронки
35 мм.
Ход определения. Закрыв нижнее отверстие воронки,
засыпают в нее порцию испытуемого материала, после чего ука-
занное отверстие вновь открывают и дают материалу высыпать-
ся в предварительно взвешенный измерительный цилиндр. По-
стукивание и встряхивание цилиндра не допускается. Избыток
материала срезают ножом вровень с краем цилиндра и напол-
ненный сосуд взвешивают с точностью до 0,1 г.
Насыпную плотность в кг/м3 (xi) и удельный объем в м3/кг
(х2) рассчитывают по формулам:
т2 — «1	0,0001
1	0,0001	’ Х2 m2 — mi
где Ш\ — масса измерительного цилиндра; zn2 — суммарная мас-
са пробы и измерительного цилиндра.
За окончательный результат принимают среднее арифметиче-
ское значение из результатов двух измерений.
Работа 2. Определение коэффициента уплотнения.
Коэффициент уплотнения характеризует изменение объема
формовочной массы, происходящее в процессе ее формования,
204
и представляет собой отношение плотности материала в отфор-
мованном виде к насыпной плотности сырья.
i Согласно ГОСТ 11234—81 коэффициент уплотнения ЛуП по-
лимерных композиций вычисляют по формуле
I	xi
\	Куп — г
р
где Xi — насыпная плотность сырья, определенная по ГОСТ
11035—64; р — плотность материала в отформованном изделии.
। Плотность отформованного изделия определяют методом гид-
ростатического взвешивания (см. разд. 5.1, работа 3).
10.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ И ОДНОРОДНОСТИ
(ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА] ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Гранулометрический состав полимерных материалов харак-
теризуется наличием частиц разных размеров, т. е. дисперсно-
стью и степенью дисперсности. Величину частиц гранулирован-
ных и порошкообразных материалов измеряют в миллиметрах
или микронах. Степень дисперсности (в %) показывает нали-
чие частиц определенного размера в данном количестве порош-
ка. Однородность порошка (по крупности частиц) характери-
зуется разницей размеров отдельных частиц. Чем меньше раз-
ница, тем однороднее материал и наиболее пригоден для пере-
работки его в изделия. От степени дисперсности и однородно-
сти полимерного материала зависят удельный объем, сыпучесть
и физико-механические показатели. Степень дисперсности оп-
ределяют обычно ситовым анализом. Величину частиц можно
определить микрометрическим методом.
Ситовый анализ заключается в разделении пробы материа-
ла по фракциям путем просева через набор сит с различными
ячейками и определении остатка на каждом сите. Для просева
используют стандартные сита (ГОСТ 3584—73) высотой 25—
50 мм и диаметром 200 мм, затянутые металлической сеткой с
квадратными отверстиями; сита имеют поддон для приема ма-
териала, прошедшего через сито, и крышку, предохраняющую
от потерь тонких фракций материала.
Техника определения. Отвешивают 50 г испытуемого
материала, переносят его на чистое, сухое сито, предварительно
вставленное в поддон. Сито закрывают крышкой и материал
просеивают при помощи встряхивания. Материал, прошедший
через сито, подвергают дальнейшему просеву через сито с
Меньшим размером ячеек. Фракцию, оставшуюся на сите, вы-
сыпают в приемник или на лист бумаги, после чего сито очи-
щают щеткой с обеих сторон и легкими ударами ладони по обе-
чайкам удаляют застрявшие в сетке частицы, которые присо-
205
единяют к крупной фракции. Фракции, полученные после ука-
занных операций, взвешивают с точностью до 0,01 г и рассчи-
тывают содержание каждой фракции в процентах. Потери при
ситовом анализе не должны превышать 1 °/о от общего количе*
ства испытуемого материала.
Массовую долю остатка на сите со (%) вычисляют по фор-
муле
771100
ы =------ ,
mi
где т — масса остатка материала на сите; — масса взятого
для просеивания порошка.
10.3.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЫПУЧЕСТИ
Сыпучесть характеризуется способностью полимерного ма-
териала равномерно истекать через отверстие заданного диа-
метра. На сыпучесть существенное влияние оказывают плот-
ность, влажность *, гранулометрический состав, а также форма
частиц, величина внутреннего трения в материале, величина
электростатического заряда. Порошкообразные и гранулирован-
ные материалы, обладающие плохой сыпучестью, при хранении
быстро слеживаются и зависают на стенках бункеров перераба-
тывающего оборудования, в результате чего нарушается рав-
номерность его питания.
Сыпучесть характеризуется скоростью высыпания материала
через отверстие конической воронки или углом естественного
откоса.
Работа 1. Определение сыпучести по времени опорожнения
стандартной воронки. Скорость насыпания материала определя-
ют обычно на приборе, представляющем собой конусную ворон-
ку с отверстием, перекрываемым заслонкой. Угол конусности
воронки 60°, диаметр цилиндрического отверстия 10 мм (для
порошкообразных материалов) и 25 мм (для гранулированных
материалов).
Техника определения. В закрытую воронку помеща-
ют заданное количество материала, после чего, открыв нижнее
отверстие и одновременно включив секундомер, дают материалу
свободно высыпаться. Время в секундах, в течение которого вы-
сыпается загруженная порция, определяет величину сыпучести.
Сыпучесть л'1 в граммах на секунду подсчитывают по фор-
муле
* Полимерные материалы, содержащие влагу в большем количестве, чем
это предусмотрено в стандартах, необходимо перед определением сыпучести
подсушить.
206
где т — масса навески; t — время
высыпания навески. Испытания про-
водят 3 раза и находят среднее
^арифметическое значение сыпучести
из результатов трех измерений. От-
клонение от среднеарифметического
«е должно превышать ±1 Для
объемного дозирования пригоден
горошок с сыпучестью не ниже
ф г/с.
I Работа 2. Определение сыпу-
чести по углу естественного откоса.
Метод основан на измерении угла
между горизонтальной плоскостью
и образующей конуса, самопроиз-
Рис. 49. Схема измерения вы-
соты конуса, образованного
сыпучим материалом
вольно создаваемого сыпучим материалом. Чем выше сыпучесть
материала, тем меньше угол естественного откоса. Угол естест-
венного откоса,у порошкообразных и гранулированных полимер-
ных материалов составляет, как правило, от 30 до 50°. Для оп-
ределения угла естественного откоса можно использовать при-
способление, показанное на рис. 49. Оно состоит из основания 1
(с нанесенными через каждый 10 мм концентрическими окруж-
ностями диаметром от 100 до 500 мм), стойки 2 со шкалой из-
мерения высоты, подвижной планки 3, способной перемещать-
ся в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Техника определения. Полый цилиндр 4 (диамет-
ром 100 мм и высотой 300 мм) устанавливают на основание 1,
совместив его с окружностью 100 мм, засыпают в него 2 л по-
лимерного материала и строго вертикально поднимают цилиндр.
Рассыпаясь, материал приобретает форму, близкую к кониче-1
ской. С помощью планки 3 на вертикальной стойке фиксируют
высоту конуса hK. Диаметр основания конуса d определяют с
помощью концентрических окружностей.
Значение угла естественного откоса а вычисляют по фор-
муле
I Ак \
a==arct^__j.
За окончательный результат принимают среднее арифметиче'
ское значение из результатов 5—6 измерений.
10.4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ И ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ
Содержание влаги в сырье — один из важных показателей
качества сырья. Наличие влаги сверх нормы является причиной
брака изделий, а также ведет к увеличению времени выдержки
207
при переработке. Существует несколько методов определения
влаги в полимерных материалах. Для каждого конкретного слу-
чая метод определения влаги указан в стандарте на материал.
Подробные методики определения влаги см. в гл. 6. ,
Водопоглощение — это количество воды, поглощенной образн
цом в результате пребывания его в холодной или кипящей во-f
де в течение точно установленного времени при определнной
температуре. Водопоглощение выражают в миллиграммах или
процентах, оно может быть определено для всех видов пласти-
ческих масс (ГОСТ 4650—80).
Техника определения. Образцы для испытания изго-
тавливают прессованием или литьем под давлением в виде дис-
ков диаметром 50±1 мм и толщиной 3±0,2 мм. Если для ис-
пытаний предназначается листовой или слоистый материал, то
из него вырезают образцы в виде квадрата со сторонами, рав-
ными 50± 1 мм. Толщина образца не регламентируется и оста-
ется равной толщине листа испытуемого материала.
Работа 1. Определение водопоглощения в холодной воде.
Перед проведением испытания образцы высушивают в термо-
шкафу в течение 24 ч при 50±3°С. Образцы пластмасс, стой-
ких к температуре до 110°С, высушивают при 105±3°С в те-
чение 1 ч, после сушки охлаждают в эксикаторе над хлоридом
кальция и взвешивают каждый с точностью до 0,001 г. Затем
их помещают в сосуд и наливают в него дистиллированную
воду так, чтобы образцы полностью были покрыты водой, не со-
прикасались между собой и со стенками сосуда. Выдерживают
в воде при температуре 22±1°С в течение 24 ч. Затем выни-
мают из воды, вытирают фильтровальной бумагой и по истече-
нии не более 1 мин после извлечения из воды взвешивают. Про-
должительность взвешивания должна быть не более 3 мин.
Работа 2. Определение водопоглощения в кипящей воде.
Образцы высушивают в термошкафу, охлаждают в эксикаторе
и взвешивают, как указано в предыдущем определении, затем
погружают в сосуд с кипящей дистиллированной водой и вы-
держивают в течение 30± 1 мин.
Для охлаждения образцы переносят в сосуд с дистиллиро-
ванной водой при температуре 22±1°С. После охлаждения об-
разцов до температуры воды вынимают их из сосуда, вытирают
фильтровальной бумагой и по истечении не более 1 мин после
извлечения из воды взвешивают.
Водопоглощение вычисляют в миллиграммах привеса об-
разца Х[ или в процентах к массе высушенного образца до по-
гружения его в воду х2 по формулам:
(mi—т) 100	xJOO
X] = М] — т; х2 =-----------=-------- ,
m	т
где т — масса высушенного образца до погружения его в воду;
т\ — масса образца после пребывания в воде.
208
За результат принимают среднее арифметическое из трех
определений водопоглощения и вычисляют его с точностью до
1,01 г или до 1 %.
I	10.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕКУЧЕСТИ
\ Текучесть характеризует способность материала к перера-
ботке, т. е. способность пластмасс при определенных темпера-
туре и давлении заполнять все полости пресс-формы. Теку-
честь— условный показатель и для его определения могут быть
применены различные методы.
На основании данных о текучести материалов определяют
удельное давление при прессовании или литье изделий. При-
меняемое удельное давление обратно пропорционально теку-
чести: чем выше текучесть, тем меньше должно быть удельное
давление, и наоборот. Низкая текучесть дает недооформленное
изделие, а чрезмерно высокая текучесть приводит к вытеканию
массы из пресс-формы. Из материала с высокой текучестью фор-
муют изделия сложной конфигурации и с арматурой.
Текучесть пластических масс зависит от природы полимера,
вида и качества наполнителя, присутствия пластификатора,
смазывающих веществ и других добавок. С увеличением содер-
жания наполнителей, особенно крупнозернистых и длинново-
локнистых, уменьшается текучесть пластмассы пропорциональ-
но содержанию наполнителей. Для повышения текучести на-
полненных пластмасс в них добавляют смазывающие вещества
(стеарин, олеиновую кислоту и др.).
Работа I. Определение текучести термореактивных пласт-
масс. Текучесть термореактивных пластмасс определяют длиной
конусного стержня (мм), отпрессованного в пресс-форме Раши-
га (рис. 50) по ГОСТ 5689—79.
Техника определения. Таблетку пресс-порошка мас-
сой 7,5 г закладывают в пресс-форму, нагретую до определен-
ной температуры (для фенопластов до 150 + 2°С). Таблетку
запрессовывают при давлении 30±2,5 МПа в течение 3 мин.
Длина стержня отпрессованного образца в мм до границы плот-
но запрессованной массы показывает текучесть. За результат
.испытания принимают среднее арифметическое трех определе-
ний.
Наиболее точно текучесть термореактивного материала и
Продолжительность его отверждения определяются на пласто-
мере Канавца. Пластомер представляет собой вращающуюся
от электромотора пресс-форму (рис. 51), состоящую из двух
соосных цилиндрических деталей — матрицы и штыря, имеющих
рифленые поверхности для прочного сцепления с прессуемым
Образцом.
209
Рис. 50. Пресс-форма на стержень для определения теку-
чести реактопластов:
/-—полуматрица; 2 — стакан матрицы; 3 —обойма матрицы; 4 —
пуансон
Рио. 51. Пластомер ^анавца:
/ — оформляющий штырь; 2— злектрообогрев; 3— матрица; 4 —пуансон;
б — подшипник; 6 — шестерня; 7 — испытуемый образец; 8 — записывающий
прибор
>10
Рис. 52. Изменение
вязкости во времени
участка кривой, близ-
\ Навеску испытуемого материала в ви-
\де гранул, таблеток или пресс-порошка
загружают в полость между поверхно-
стями матрицы и штыря и формуют при
определенной температуре (для фено-
пластов 170 °C) и удельном давлении
8b МПа.
При формовании вращается матрица,
передающая соответствующее усилие че-
рез прессуемый материал на динамометр,
причем на барабане динамометра вычер-
чивается на миллиметровой бумаге гра-
фик изменения вязкости во времени (рис.
52). Время отверждения определяют,
опуская вертикальную линию на ось абс-
цисс из точки С, соответствующей вязко-
сти, характерной для отверждения об-
разца. Текучесть определяется по длине
кого к горизонтали.
Работа 2. Определение показателя текучести расплава.
Показателем текучести расплава термопластов является ско-
рость течения (индекс расплава). Его определяют как массу
вещества в граммах, проходящую через стандартное сопло в
течение 10 мин при определенной температуре и давлении. Ско-
рость течения выражают в г/10 мин.
Определение показателя текучести расплава термопластов
ведут по ГОСТ 11645—73 в экструзионном пластомере установ-
ленных размеров (рис. 53, а), измерительный узел которого со-
стоит из экструзионной камеры 1, полого поршня 2 с направ-
ляющей головкой <?, капилляра 4 и дополнительного груза. До-
полнительный груз укладывается на втулку, находящуюся в
верхней части штока поршня. На штоке поршня имеется четыре
кольцевые отметки, расположенные как указано на рис. 53,6.
Экструзионный пластомер — часть прибора типа ИИРТ, выпу-
скаемого Тульским ОКБА Министерства химической промыш-
ленности (рис. 54).
Необходимая для испытания термопласта температура соз-
дается в испытательном канале пластомера электрическим на-
гревателем и поддерживается с заданной точностью с помощью
автоматического бесконтактного регулятора температуры 2.
Температура испытания для каждого термопласта выбирается
в зависимости от его технологических свойств. Необходимое
давление на материал создается с помощью поршня 7 с гру-
зом 6.
Рекомендуемые условия испытаний (температура, масса гру-
за) для определения показателя текучести расплавов различ-
ных термопластов устанавливаются ГОСТом на эти материалы.
211
1 — стабилизатор; 2 — бесконтактный
регулятор температуры; 3 — колонна;
4 — винт для подъема и опускания
поршня; 5 — штурвал; 6 — гири; 7 —
поршень; 8 — зкструзиониый пласто-
мер; 9 — держатель; 10 — секундо-
мер; 11 — опорная плита; 12 — зер-
кало; 13 — зеркальный отражатель
a
Рис. 53. Экструзионный пластомер для
определения показателя текучести рас-
плава термопластов
Для некоторых термопластов эти условия приведены в
табл. 10.
Объем материала, загружаемого в камеру пластомера, и про-
межутки времени, через которые следует срезать пруток, выте-
кающий из капилляра, зависят от предполагаемого показателя
текучести расплава (ПТР) термопласта (табл. 11).
Техника определения. Перед началом испытания эк-
струзионную камеру и поршень выдерживают в течение 15 мин
при температуре испытания. После этого в экструзионную ка-
меру загружают навеску испытуемого материала и уплотняют
ее. Вставляют в камеру поршень и помещают на втулку доба-
вочный груз. После наложения груза материал начинает выдав-
ливаться через капилляр. Как только нижняя кольцевая метка
штока поршня опустится до верхней кромки экструзионной ка-
меры, весь выдавленный материал срезают и отбрасывают. Од-
новременно начинают измерение скорости течения расплава до
тех пор, пока верхняя метка штока поршня не опустится до
верхней кромки экструзионной камеры.
212
Таблица 10. Условия яспытаняй при определении
показателя текучести расплава
Термопласт	Температура, °C	Масса груза, г
Полиэтилен ВД	190±0,5	2160
Полиэтилен НД	190±0,5	5000
Полипропилен	230±0,5	2160
Полистирол	200±0,5	5000
Таблица 11. Зависимость массы материала
и промежутков времени, через которые следует
отрезать вытекающий из капилляра пруток,
в зависимости от ПТР
ПТР, г/10 мин	Масса образца,	Интервал време- ни, с
0,1—0,5	4—5	240
0,5—1	4—5	120
1—3,5	4—5	60
3,5—10	6-8	30
10—25	6—8	10—15
Если объемная скорость течения расплава меньше
3 см/10 мин, измерение скорости течения производят на участке
штока между двумя средними метками. Для измерения скоро-
сти течения расплава срезают выдавливаемые прутки материа-
ла через промежутки времени, указанные в табл. 11. Прутки,
содержащие пузырьки воздуха, отбрасывают, число годных
прутков должно быть не меньше трех. Полученные прутки
взвешивают каждый в отдельности с точностью до 0,001 г. Мас-
су прутка определяют как среднее арифметическое результатов
взвешивания всех прутков.
После окончания работы с прибором его прочищают в горя-
чем состоянии. Поршень вынимают и чистят тканью, смоченной
в каком-либо подходящем растворителе. Капилляр прочищается
Медной проволокой и погружается в нагретый растворитель.
Экструзионную камеру прочищают тканью, смоченной раство-
рителем, до блеска.
Показатель текучести расплава термопластов в г/10 мин
вычисляют по формуле
ПТР = 600тхД,
где тх — масса прутка, г; t — интервал времени между двумя
последовательными срезаниями прутков, с.
213
10.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСАДКИ
Усадкой называют уменьшение размеров отформованного
изделия при его охлаждении. Усадка обусловливается измене-
нием структуры пластмассы за счет углубления реакции поли-
конденсации, выделения влаги и летучих веществ в окружаю-
щую среду после съема изделия
Рис. 55. Пресс-форма на диск для оп-
ределения усадки пресс-материалов:
1 — диск-эталон; 2 — пуаисои; 3 — матри-
ца; 4 — выталкиватель
ти должна быть хромирована
Режим формования образца,
виду указываются в ГОСТах и
образцов должны проводиться н
1 счет разницы температур-
ных коэффициентов расши-
рения пластмасс и металла
формы.
Расчетную усадку учиты-
вают при конструировании
изделий и пресс-форм.
Ее определяют (ГОСТ
18616—80), сравнивая при
температуре 20 °C размер
отформованного образца —
диска или бруска — с раз-
мером пресс-формы. Разме-
ры пресс-формы для опреде-
ления усадки реактопластов
(рис. 55) установлены ГОСТ
5689—79. В пресс-форме
поршневого типа поверх-
ность оформляющей полос-
и отполирована.
требования к его внешнему
ТУ на материал. Испытания
е ранее чем через 16 ч с мо-
мента их изготовления.
Техника определения. Испытания проводят на пяти
образцах, полученных последовательным формованием в одном
гнезде формы. Размеры образца измеряют штангенциркулем с
точностью до 0,01 мм. Контрольные камеры оформляющей по-
лости пресс-формы производят один раз в месяц.
Усадку х (%) вычисляют по формуле
(l-li) 100
где I—размер матрицы пресс-формы, мм; Ц— размер отфор-
мованного образца, мм.
10.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ОТВЕРЖДЕНИЯ
ИЛИ ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ
Явление отверждения характерно только для термореактив-
ных материалов и связано с переходом полимера в неплавкое
214
Рис. 56. Конусный стаканчик
для определения скорости прес-
сования (времени выдержки)
Ji
f, Рис. 57. Пресс-форма па ко-
нусный стаканчик для опреде-
| ления времени выдержки:
{ 1 — пуансон; 2 — матрица; 3 —
[: электрообогрев; 4 — отверстие для
? терморегулятора; 5 — выталкива-
F	тель
и нерастворимое состояние
под влиянием температуры. Ско-
рость отверждения зависит как от природы и свойств материа-
ла, так и от многих технологических факторов (предваритель-
ного подогрева, подпрессовок и т. д.). Скорость отверждения
«определяют по опытной запрессовке конусного стаканчика
(рис. 56) в пресс-форме (рис. 57) при режимах, указанных в
ГОСТе на соответствующие пресс-материалы.
Отсчет времени выдержки ведут с момента смыкания пресс-
формы до момента ее размыкания по окончании прессования.
'Минимальное время, совпадающее для трех образцов, в течение
которого будут получены качественные стаканчики (без вздутий
;На боковой поверхности и на дне, а также без недопрессовок),
^отнесенное к толщине образца, считается скоростью отвержде-
рния и выражается в с/мм.
215
ГЛАВА 11
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТМАСС
При эксплуатации пластмасс важное значение имеют меха-
нические (прочностные) показатели. Под прочностью понима-
ют свойство тела противостоять разрушению, происходящему
в результате действия внешних сил. Прочность полимерного ма-
териала зависит прежде всего от физического состояния, в ко-
тором находится полимер, а также от развития в нем тех или
иных надмолекулярных структур. В практике большое значение
имеет разрушение тел, происходящее в тех случаях, когда дейст-
вие внешней силы превосходит предел прочности данного ма-
териала. В техническом анализе механические испытания про-
водят на прочность и деформируемость при растяжении, сжа-
тии, изгибе, срезе. Определяют ударную вязкость, твердость,
модуль упругости, износоустойчивость и другие свойства.
При механических испытаниях важное значение имеет ха-
рактер приложения нагрузки — динамический или статический.
Испытание материалов под динамической нагрузкой, т. е.
определение ударной вязкости, производят на маятниковом коп-
ре, основной частью которого является тяжелый маятник, имею-
щий боек в виде клина с углом при вершине 45°, закругленного
радиусом в 3 мм. Центр тяжести маятника совпадает с середи-
ной бойка. Маятник поднимается в исходное положение и удер-
живается фиксатором. В нижней части траектории маятника на
опоры кладется образец испытуемого материала.
Для проведения механических испытаний статической на-
грузкой служат разрывные или универсальные машины, которые
путем замены рабочих органов приспосабливают для разнотип-
ных испытаний. Эти машины состоят из следующих основных
узлов; станины, захватно-упорных приспособлений, в которых
устанавливается образец; наружного механизма, осуществляю-
щего приложение статически возрастающего усилия на обра-
зец; силоизмерителыюго механизма, указывающего величину
усилия, приложенного к образцу в каждый данный момент; ре-
гистрирующего механизма, осуществляющего запись изменения
усилия или деформации во времени, и привода с широкой вари-
ацией (1 : 500) скоростей движения рабочих органов.
Форма и размеры образцов для механических испытаний
предусматриваются соответствующими ГОСТами на пластмас-
сы. Образцы выбирают с учетом вида и величины возможных
деформаций. В ГОСТе на пластмассы также содержатся усло-
вия и режимы изготовления образцов. Перед испытанием об-
разцы кондиционируются. Условия кондиционирования указаны
в ГОСТе на пластмассы.
216
11.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИ УДАРНОМ ИЗГИБЕ
на двух опорах, при
Рис. 58. Маятниковый ко-
пер для определения проч-
ности при ударном изгибе
Прочность при ударном изгибе, или ударная вязкость по
Шарпи, — один из основных показателей механической прочно-
сти пластмасс.
Метод ее определения по ГОСТ 4647—80 основан на изме-
рении работы в кДж, необходимой для разрушения (излома)
стандартного образца, свободно лежащего
испытании его на изгиб ударной на-
грузкой. Показателем прочности яв-
ляется работа в кДж, приходящаяся
на 1 м2 площади поперечного сечения
образца. Испытания проводят на маят-
никовом копре, снабженном опорами 4,
на которых устанавливается образец
3. Схема прибора приведена на рис.
58. Удар по образцу маятником 2 осу-
ществляют по середине образца. Плос-
кость качания маятника должна быть
перпендикулярна продольной осн об-
разца, установленного на опорах, и
проходить через середину пролета
между ними.
Для испытания применяют образ-
цы в форме брусков прямоугольного
сечения с надрезом и без надреза.
Образцы из листов, плит, стержней
и других подобных материалов изго-
тавливают механической обработкой;
из порошкообразных реактопластов —
прессованием, из термопластов — ме-
тодом литья под давлением.
У ненаполнепных пластмасс пока-
затель прочности на образцах с над-
резом в 8—12 раз меньше, чем на об-
разцах без надреза (полистирол, винипласт, полиамиды и др.).
У пластмасс с порошкообразным наполнителем (фенопласты,
аминопласты) в 3—4 раза меньше. У пластмасс с волокнистым
и слоистым наполнителем показатели одинаковые.
Техника определения. Испытания проводят на трех
образцах стандартных размеров: (120+2) X (15+0,5) X (10+
±0,5) мм (изготовленные прессованием или механической обра-
боткой) и (50±1)Х(6+0,2)X(4+0,2) мм (изготовленные мето-
дом литья под давлением).
Перед испытанием микрометром замеряют толщину и ширину
каждого бруска в его середине с точностью до 0,01 мм и вычис-
ляют площадь поперечного сечения. Расстояние между опорами
217
должно быть 40±2 мм для образцов толщиной менее 5 мм; для
образцов толщиной более 5 мм — 70±0,2 мм. Скорость движе-
ния маятника и тип образца предусматриваются в стандартах и
технических условиях на материал. Перед испытанием измеряют
угол отклонения маятника на холостом ходу, для чего стрелку
шкалы устанавливают в начальном положении и дают маятнику
Рис. 59. Положение образца при ис-
пытании на ударный изгиб
свободно падать из его верх-
него положения.
Для проведения испыта-
ния образец укрепляют на
двух опорах, расположен-
ных в нижней части маятни-
кового копра, так чтобы
удар приходился по широ-
кой стороне бруска и нож
маятника ударял по середи-
не образца. Маятник подни-
мают до верхнего положе-
ния и закрепляют его спе-
циальной защелкой. Стрел-
ку на шкале устанавливают
в исходное нижнее положение на нуль, затем освобождают за-
щелку и дают маятнику свободно падать. Маятник, падая, встре-
чает в самой низкой точке падения образец, ударяет его своим
краем, скошенным под углом 30°±1 и имеющим закругление ра-
диусом 2+0,5 мм (рис. 59), разбивает образец и отклоняется в
другую сторону на некоторую высоту. При своем движении
вверх маятник увлекает с собой либо подвижную стрелку, ко-
торая фиксирует на шкале подъем маятника в угловых граду-
сах, либо движок, который непосредственно показывает работу
в кДж. Разность между высотой подъема маятника до и после
проведения испытания показывает работу удара, необходимую
для разрушения образца.
Так как ударная вязкость для различных пластических масс
колеблется в широких пределах, то к копру прилагаются маят-
ники различной мощности. Поэтому необходимо перед испыта-
нием предварительно установить мощность маятника пробным
разбиванием бруска, начиная с менее мощного.
Ударную вязкость материала х (в кДж/м2) вычисляют по
формуле
Я

где А — работа, затраченная на разрушение образца; S — пло-
щадь поперечного сечения образца в его середине.
За результат испытаний принимают среднее арифметическое
из трех определений.
218
11.2.	ИСПЫТАНИЯ НА СТАТИЧЕСКИЙ ИЗГИБ
Рис. 60. Положение образца при
испытании прочности при статиче-
ском изгибе
Прочностью при статическом изгибе называют способность
материала сопротивляться действию изгибающей нагрузки до
определенного предела, после чего разрушается образец. Сущ-
ность метода испытания на статический изгиб при кратковре-
менном приложении нагрузки (ГОСТ 4648—71) состоит в опре-
делении:
1)	разрушающего напряжения в МПа при изгибе, как отно-
шения изгибающего момента к моменту сопротивления попереч-
ного сечения образца, и прогиб в
момент разрушения в мм (для
пластмасс, разрушающихся при
испытании);
2)	изгибающего напряжения
в МПа при заданной величине
прогиба, равной 1,5 толщины об-
разца (для пластмасс, не разру-
шающихся при изгибе);
3)	максимального напряже-
ния в МПа при изгибе для пласт-
масс, у которых нагрузка прохо-
дит через максимум при заданной
величине прогиба или до дости-
жения этой величины.
Максимальное напряжение при изгибе определяют в момент
достижения первого максимума нагрузки.
Испытание производится на любой испытательной машине
(например, разрывной машине типа РПУ-1), позволяющей осу-
ществлять испытание на изгиб и производить измерение нагрузки
с точностью до 1% от величины измеряемой нагрузки. В конст-
рукции испытательной машины должна быть учтена возмож-
ность изменять скорость движения подвижной головки машины,
а также расстояние между опорами. Середина пролета между
опорами должна совпадать с осью наконечника, передающего
нагрузку. Радиус наконечника Ri должен быть равен 5±0,1 мм,
а края опор должны иметь закругления радиуса 7?2 = 2±0,1 мм
(рис. 60).
Испытания на статический изгиб проводят на стандартных
образцах, изготовленных из испытуемого материала. Образцы
из листов, плит, стержней и других подобных материалов изго-
тавливают механической обработкой; образцы из сыпучих тер-
мопластов— литьем под давлением; из сыпучих реактопластов—
прессованием. Во всех случаях, когда необходимо изготовлять
образцы для испытаний прессованием или литьем под давлени-
ем, режимы прессования и литья для различных видов пластмасс
должны соответствовать установленным стандартам или техни-
219
ческим условиям на данные материалы. Стандартный образец
должен иметь следующие размеры в миллиметрах: длина L — не
менее 80; ширина b — 10±0,5; толщина h — 4±2. Если невоз-
можно изготовить образец с указанными размерами, применяют
образцы с соотношением длины и толщины в пределах L^20/i,
а ширину образца b выбирают в зависимости от его толщины:
h, мм	Ь, мм
1—3	20±0,5
3—5	10±0,5
5—10	15±0,5
Техника определения. Перед испытанием замеряют
толщину и ширину образцов в средней части с точностью до
0,05 мм и вычисляют площади поперечного сечения. Испытания
проводят при комнатной температуре. При проведении испыта-
ния брусок широкой стороной свободно укладывают на две
опоры (см. рис. 60), расстояние между которыми устанавлива-
ют согласно соотношению Л=16/г±0,5. К середине образца при-
лагают под прямым углом изгибающую силу, создаваемую при-
бором. Скорость приложения нагрузки к образцу определяют
скоростью движения подвижной головки машины, которая при
испытании должна быть 2±0,5 мм/мин. В момент разрушения
образца на циферблате прибора фиксируют величину прогиба
в миллиметрах (стрела прогиба) и изгибающую нагрузку в ки-
лограммах. Испытания проводятся на пяти образцах, из всех
определений берут среднее значение.
Изгибающее напряжение в МПа вычисляют по формуле
М
где М — изгибающий момент, Н-мм; w — момент сопротивления
сечения образца, мм3.
Изгибающий момент М вычисляют по формуле
где F — нагрузка, Н; L — расстояние между опорами, мм.
Момент сопротивления образца w (в мм3) вычисляют по
формуле
Й2
W = Ь —— ,
О
где b — ширина образца, мм; h — толщина образца, мм. Отсюда
3FL
а** = 26й2 •
220
Модуль упругости — мера жесткости материала, характери-
зующаяся сопротивлением развитию упругих деформаций и рав-
ная отношению приращения напряжения к соответствующему
приращению относительной деформации. В зависимости от вида
напряжения различают модуль упругости при растяжении, сжа-
тии и изгибе (ГОСТ 9550—81).
Модуль упругости при изгибе определяют на образцах тех же
размеров и используя ту же испытательную машину, что и при
Рис. 61. Трехточечная схема
нагружения при изгибе:
F — нагрузка; Lv — расстояние
между опорами; L—прогиб; М?—
эпюра момента
Рис. 62. Четырехточечная схе-
ма нагружения при изгибе
определении изгибающего напряжения. Машина должна обес-
печивать скорость сближения нагружающего наконечника н
опор, соответствующую скорости деформации образца (1,0±
±0,5) % в минуту, а прогибомер должен обеспечивать измерение
с погрешностью не более 0,01 мм. Количество образцов должно
быть не менее трех.
Испытания проводят по трехточечной и четырехточечной схе-
ме. При нагружении по трехточечной схеме испытуемый обра-
зец нагружают наконечником в середине расстояния между опо-
рами (рис. 61). Прогиб измеряют в середине расстояния между
опорами. Величину прогиба оценивают по величине перемеще-
ния подвижной части нагружающего устройства.
При нагружении по четырехточечной схеме испытуемый об-
разец нагружают парой наконечников, расположенных в средней
трети расстояния между опорами. Величину прогиба определяют
в соответствии с рис. 62.
Техника определения. На пробных образцах осущест-
вляют установку и настройку прибора, замеряют толщину об-
разца и расстояние между опорами. Нагружение осуществляют
До величины относительной деформации крайних волокон, рав-
ной 0,5%.
Относительную деформацию крайних волокон е вычисляют:
&zh
трехточечную схем} е = ~ >
221
zh
четырехточечную схему е =	, ,
0,185£j,
где z — значение прогиба, мм; h — толщина образца, мм; —
расстояние между опорами, мм.
Графическую запись нагрузки и деформации производят в
масштабе: 100—150 мм на диаграмме должно соответствовать
0,4% относительной деформации крайних волокон. По диаграмме
определяют значение нагрузки и прогиба, соответствующее зна-
чениям относительной деформации крайних волокон 0,1 и 0,3 %.
Модуль упругости при изгибе Еиат (в МПа) вычисляют для
трехточечной схемы
р L3V(F2-FX)
изг~ 46ЛЗ(г2-2'1) ’
для четырехточечной схемы
0,1854(^2-^0
где Lo — расстояние между опорами, мм; F2— нагрузка при от-
носительной деформации крайних волокон 0,3%, Н; F\ — нагруз-
ка при относительной деформации крайних волокон 0,1 % Н; b —
ширина образца, мм; h — толщина образца, мм; z2— прогиб об-
разца, соответствующий относительной деформации крайних во-
локон 0,3%, мм; z\ — прогиб образца, соответствующий относи-
тельной деформации крайних волокон 0,1 %> мм.
11.3.	ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ
При испытании по ГОСТ 11262—80 проводят растяжение ис-
пытуемого образца с установленной скоростью деформирования,
при которой определяют следующие показатели.
1.	Предел текучести при растяжении орт (МПа) — растяги-
вающаяся нагрузка, при которой образец удлиняется без су-
щественного увеличения нагрузки. Нагрузку, определяющую пре-
дел текучести, измеряют в первый момент роста удлинения или
в момент образования на образце «шейки». Для определения на-
пряжения растягивающую нагрузку Грт относят к площади пер-
воначального поперечного сечения образца Ао.
2.	Прочность при условном пределе текучести орТу (МПа) —
отношение растягивающей нагрузки ГрТу при относительном уд-
линении 0,2% (условном пределе текучести) к площади перво-
начального поперечного сечения образца Ло- Условный предел
текучести определяют в тех случаях, когда испытуемый обра-
зец не имеет предела текучести.
3.	Прочность при разрыве, или разрушающее напряжение
при растяжении орр (МПа), — отношение нагрузки Fpp, при ко-
222
Образец типа 1
торой разрушился образец, к площади первоначального попе-
речного сечения образца Ао.
4.	Прочность при растяжении орм (МПа) —отношение мак-
симальной нагрузки FpM, которую выдерживает образец при рас-
тяжении, к площади первоначального поперечного сечения об-
разца Ао.
5.	Относительное удлинение при максимальной нагрузке ерт
в процентах — отношение приращения расчетной длины образ-
ца Д/1от, измеренного в момент
достижения максимальной на-
грузки FPm к начальной рас-
четной длине образца 10.
6.	Относительное удлинение
при разрыве ерр. (%)—отно-
шение приращения расчетной
длины образца Д/ор, измерен-
ного в момент разрыва, к
начальной расчетной дли-
не 10.
Испытания можно прово-
дить на разрывной машине ти-
па РПУ-1 или любой другой,
позволяющей измерять величи-
ну нагрузки с точностью до
1 % от измеряемой величины.
Испытания проводят при ско-
рости раздвижения захватов
машины, предусмотренной
ГОСТом и ТУ на материал.
Образцы для испытания
большинства материалов (тер-
мореактивные, термопластич-
ные, слоистые) изготавливают-
ся формованием или механиче-
ской обработкой специальных заготовок. В зависимости от вида
испытаний образцы имеют различную форму и размеры
(табл. 12).
Испытания проводят на пяти образцах. Перед испытанием
замеряют толщину и ширину образца в его рабочей части и
вычисляют площадь поперечного сечения. Измерение ведут не
менее чем в трех местах с точностью до 0,01 мм. На образцы
наносят необходимые метки в соответствии с табл. 12 и рис. 63.
Образцы закрепляют в зажимы испытательной машины по мет-
кам, определяющим положение кромок зажимов таким образом,
чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали между
собой и направлением движения подвижного зажима. Зажимы
равномерно затягивают, так чтобы исключалось скольжение об-
Образец типа 2
223
разца в процессе испытания, но при этом не происходило его
разрушения в месте закрепления.
Таблица 12. Форма и размеры образцов
Параметр образца	Размеры образцов типа (см. рис. 63), мм		
	1.	2	3
Общая длина L, не менее	115	150	250
Ширина головки В	25±1	20±0,5'	15
Длина рабочей части 1	33±1	60±0,5	—
Ширина рабочей части b	6±0,4	10±0,5	15+0,5
Радиусы закругления: г	14±0,5	60	£	
R	25±1	—	—
Расстояние между метками А, опре-	80±5	115±5	170±2
деляющими положение кромок за- хватов на образце Толщина рабочей части h	Не более 3	Не более 10	Не более 6
Расчетная длина /о	25±1	50±0,5	50±1
Предел текучести при растяжении орт, прочность при услов-
ном пределе текучести орту, прочность при разрыве орр, проч-
ность при растяжении орм (МПа) вычисляют по формулам:
Fpt	^РТУ
®рг = —; ’рту = —~	;
л0	Ло
^"рр	^"рм
срр= ,	; ap>t= .	,
л о	ло
где FpT — растягивающая нагрузка при достижении предела те-
кучести; F-руу — нагрузка при достижении условного предела те-
кучести; Fpp — нагрузка, при которой образец разрушился; FpM —
максимальная нагрузка, которую выдерживает образец, в процес-
се растяжения; Ао — площадь первоначального поперечного сече-
ния образца, мм2.
Относительное удлинение, соответствующее пределу текуче-
сти Ерт, и относительное удлинение при разрыве врр (%) вычисля-
ют по формулам:
Д/ОТ .	Д/°Р
ерт=—-^-100; ерр=—-—100,
'о	‘О
где.Д/от — приращение расчетной длины образца в момент дости-
жения предела текучести, мм; Д/Ор— приращение расчетной дли-
ны образца в момент разрыва, мм; 1о — начальная расчетная
длина образца, мм.
224
11.4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ
Определение твердости является самым распространенным
из механических испытаний пластмасс. Под твердостью подра-
зумевают способность материала сопротивляться сосредоточен-
ному на его поверхности напряжению. Обычно твердость опре-
деляют вдавливанием стального шарика под действием задан-
ной нагрузки в поверхность испытуемого образца (ГОСТ 4670—
77). Твердость оценивают, относя силу, под действием которой
вдавливается шарик, к размеру отпечатка, образовавшегося при
вдавливании.
Испытание проводят на приборе ТП-1, разработанном Инсти-
тутом физики АН СССР для измерения твердости различных
видов пластмасс. Испытывают образцы пластмасс в виде брус-
ков или пластин, а также изделия из пластмасс. Размеры об-
разцов или изделий должны быть достаточными, чтобы можно
было определять твердость в нескольких точках поверхности.
При этом расстояние между краями отпечатков шарика и края-
ми образца должно быть не менее 5 мм. Образцы для испытания
могут быть изготовлены формованием или механической обра-
боткой. Толщина образцов должна быть в пределах 4—10 мм.
При испытании стальной шарик диаметром 5+0,1 мм под
усилием 5 И вдавливается в образец в течение 60 с. Твердость
выражают в МПа.
Техника определения. Для испытания берут шесть
образцов. На каждом образце делается не менее двух опреде-
лений. Испытуемый образец кладут па стол прибора и под дей-
ствием предварительного усилия шарик вводят в соприкоснове-
ние с поверхностью образца. После этого индикатор, отсчиты-
вающий величину вдавливания, устанавливают на нуль. Шарик
вдавливают в материал под действием основной силы в течение
30 с, затем отсчитывают глубину отпечатка h. Основная сила
должна иметь одно из следующих значений: 49, 132, 358, 961 Н.
Для выбора основной силы проводят предварительное испыта-
ние материала. Под действием одной из указанных сил вдавли-
вают шарик в материал в течение 60 с на глубину 0,13—0,36 мм.
Глубина вдавливания шарика к моменту истечения 60 с должна
быть постоянной.
Твердость Я, определяемую по глубине вдавливания шарика
при заданной основной силе в МПа, вычисляют по формуле
Я==	,
л5Л
где F— нагрузка на шарик, Н; 5 — диаметр шарика, мм; h —
максимальная глубина вдавливания, мм.
За результат испытания принимают среднее арифметическое
пяти определений.
8 — 458	225
ГЛАВА 12
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТМАСС
Наиболее важными теплофизическими характеристиками по-
лимерных материалов являются тепло- и морозостойкость. Они
определяют верхнюю и нижнюю допустимые температуры при-
менения того или иного материала. От температурных условий за-
висят физико-механические- свойства полимеров: при высокой
температуре полимер переходит в высокоэластичное или вязкоте-
кучее состояние, а при переохлаждении — в стеклообразное. Та-
ким образом, при испытаниях на теплостойкость и морозостой-
кость определяют температуру перехода полимерного материала
из высокоэластического состояния в вязкотекучее и стеклообраз-
ное.
Для испытания теплостойкости чаще используют методы
Мартенса и Вика. Этими методами теплостойкость определяют
как способность полимерного материала противостоять механи-
ческим воздействиям при повышенных температурах.
12.1.	ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ ПО МАРТЕНСУ
Сущность способа по ГОСТ 21341—75 состоит в том, что
испытуемый образец подвергается действию изгибающего уси-
лия 5 МПа при постепенном и медленном нагревании. Темпера-
туру» при которой испытуемый образец согнется на определен-
ную величину (6 мм по шкале прибора) или сломается, фикси-
руют как теплостойкость данного материала. Теплостойкость по
Мартенсу показывает, при какой максимальной температуре мо-
гут эксплуатироваться изделия, выполненные из испытуемого
материала, без существенного изменения их физико-механиче-
ских свойств.
Образцы для испытаний на теплостойкость имеют форму и
размеры стандартных брусков (120±2) X (15±0,2) X (10±
±0,2) мм, которые изготавливают формованием или механиче-
ской обработкой.
Техника определения. Определение теплостойкости
производится в аппарате Мартенса, схема которого приведена
на рис. 64. Стандартный брусок 7 закрепляют строго вертикаль-
но нижним концом в зажиме 8, а верхним концом в зажиме 6.
Верхний конец имеет рычаг 4, на который надет груз 3, пере-
двигающийся по рычагу. Перед испытанием груз устанавливают
так, чтобы образец испытывал изгибающее напряжение, равное
5 МПа. Расстояние Ц (см) от оси испытуемого образца, укреп-
ленного на приборе, до центра тяжести подвижного груза 3 для
создания необходимого изгибающего напряжения в 5 МПа оп-
226
ределяют по формуле
6 (fill ТП\1\) 4- ^2^2
G ==	_	---,
6Л2
откуда
,	1 /6аЬ№ — ml — m^li
Ч =	,
«1
где а — заданное напряжение
изгиба, равное 5 МПа; т —
масса рычага без подвижного
груза; mi — масса подвижного
груза; т2—масса указателя
деформации; I—расстояние от Рис. 64. Схема прибора Мартенса
оси образца до центра тяжести дляв испытания пластмасс на тепло-
рычага без подвижного груза; стоикость
/1 — расстояние от оси образца до центра тяжести подвижного
груза; /2—расстояние от оси образца до точки опоры указате-
ля; Ь — ширина образца; h — толщина образца.
Для приборов, снабженных автоматической сигнализацией,
величины т2 и 12 не учитываются, так как указатель деформации
заменен контактной пластинкой. Нагревательный шкаф 5, в ко-
тором устанавливается прибор Мартенса, обогревается с таким
расчетом, чтобы температура повышалась равномерно со ско-
ростью не более 50°С в 1 ч.
Под действием температуры и груза 3 брусок изгибается, и
рычаг 4 с указателем 1 начинает постепенно опускаться. Темпе-
ратура, при которой указатель 1 опустится на 6 мм по шкале 2
или образец разрушится, фиксируется как температура, харак-
теризующая теплостойкость материала по Мартенсу. Испытания
проводят на трех образцах и выводят средний температурный
показатель.
12.2.	ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ ПО СПОСОБУ ВИКА
Сущность способа по ГОСТ 15065—69 состоит в определе-
нии температуры, при которой наконечник прибора, имеющий
цилиндрическую форму, вдавливается в образец на глубину
1 мм под действием постоянной нагрузки.
Для испытания применяют образцы толщиной не менее 3 мм.
Образцы с меньшей толщиной складывают вместе для достиже-
ния указанной толщины, причем верхняя пластинка, соприкаса-
ющаяся с наконечником прибора, должна быть не тоньше 1,5 мм.
Испытания производят па приборе Вика, схема которого при-
ведена на рис. 65. Прибор состоит из стержня 3 с наконечником 5
нагружающего приспособления 2 со сменным грузом и указателя
деформации. Наконечник в нижней части имеет диаметр сечения,
8*	227
Рис. 65. Схема прибора Вика для ис-
пытания пластмасс на теплостой-
кость
равный 1,13 мм. Эта часть от-
шлифована на плоскость, пло-
щадь которой составляет 1 мм2.
Плоскостью наконечник при
испытании вдавливается в об-
разец 5 на глубину 1 мм.
Сменные грузы прибора
обеспечивают общую нагрузку
10 и 50 Н. Величину нагрузки
выбирают в зависимости от
свойств испытуемого материа-
ла и определена в ГОСТе или
технических условиях.
Техника определе-
ния. Образец устанавливают
в приборе так, чтобы отшлифо-
ванная плоскость наконечника
находилась в центре образца и соприкасалась с ним. После это-
го дают нагрузку на образец и включают обогрев прибора. Тем-
пература в термошкафу перед испытанием должна быть
20±2°С. В термошкафу 1 прибора при помощи терморегулиру-
ющего устройства обеспечивается постоянное повышение темпе-
ратуры со скоростью 50°С в 1 ч. Температура контролируется
двумя термометрами, установленными в приборе и имеющими
цену деления не более 2°С.
Температура, при которой наконечник прибора вдавится в
образец на глубину 1 мм, является показателем теплостойкости
материала по Вика.
Цена деления указателя деформации должна быть не более
0,2 мм. Прибор обычно снабжен звуковой сигнализацией, кото-
рая автоматически включается, как только наконечник вдавит-
ся в образец на заданную глубину. Испытания проводят на
трех образцах, и за результат принимают среднее арифметиче-
ское этих определений.
12.3.	ЖАРОСТОЙКОСТЬ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПЛАСТМАСС
ИЛИ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ КОНТАКТЕ С РАСКАЛЕННЫМ СТЕРЖНЕМ
Жаростойкостью условно называют способность материала
противостоять действию нагретого до 950°С силитового стержня,
который соприкасается с испытуемым материалом р течение
3 мин. Сущность способа по ГОСТ 10456—80 состоит в опреде-
лении длины обуглившейся части и потери массы испытуемого
образца в результате соприкосновения его с поверхностью на-
гретого силитового стержня.
Испытания проводят при помощи специального прибора
Шрамма и Цебровского (рис. 66). Прибор состоит из опроки-
228
дывающего приспособления с укрепленным на нем силитовым
стержнем диаметром 8±1 мм и длиной рабочей части 100+5 мм.
Общая длина стержня 170+5 мм. Стержень имеет металлизи-
рованные концы, к которым присоединены клеммы с провода-
ми, подводящими электрический ток. Нагретый стержень при-
ходит в соприкосновение с испытуемым образцом при помощи
опрокидывающего приспособления и противовеса, ограничиваю-
щего движение стержня. Образец укрепляется при помощи спе-
Рис. 66. Прибор Шрамма — Цебровского для испытания пласт-
масс при определении стойкости к действию накала (жаростой-
кости)
циального зажима в горизонтальном положении на передвига-
ющейся металлической стойке.
Образцы для этого испытания должны иметь форму бруска
размерами (120+2) X (10+0,2) X (4+0,2) мм. Способ и режим
изготовления образцов указываются в стандартах и технических
условиях на материал.
Жаростойкость материала характеризуется произведением
потери массы т (мг) испытуемого образца на длину обгорев-
шей части его L (см).
' Условно установлено шесть степеней жаростойкости по
Шрамму и Цебровскому от 0 до 5 (табл. 13). Качественный по-
казатель 0 характеризует сильно горючие пластмассы, а качест-
венный показатель 5 — практически негорючие пластмассы.
Техника определения. Перед испытанием взвеши-
вают каждый образец с точностью до 0,001 г и измеряют его
длину с точностью до 0,5 мм. Затем образец укрепляют в при-
боре при помощи зажима и устанавливают его горизонтально
таким образом, чтобы силитовый стержень своей серединой ка-
229
Таблица 13. Шесть степеней жаростойкости
L, мг-см	IR по Шрамму н Цебровскому	Качественный показатель по Шрамму н Цебровскому
100 000	До 0	0
100 000=10 000	0,1 = 1.0	1
10 000=1 000	1,1=2,0	2
1 000=100	2,1=3,0	3
100=10	3,1=4,0	4
10	От 4,1 и выше	5
сался торцовой части образца. После этого силитовый стержень
отводят от образца и включают нагревание. Когда стержень на-
греется до 950°С и температура установится постоянной, его
приводят в соприкосновение с испытуемым образцом в течение
3 мин. Если образец во время испытания загорится, пламя нуж-
но погасить после отключения электротока.
По окончании испытания образец вынимают из зажима, по-
мещают в эксикатор для охлаждения до комнатной температу-
ры и снова взвешивают с точностью до 0,001 г. На плоскости
120X10 мм определяют длину образца, не подвергшуюся дейст-
вию пламени. Определение производят на трех образцах и берут
среднее значение.
Потерю массы каждого образца т (мг) вычисляют по фор-
муле
т = т.2 = mi,
где m-i — масса образца до испытания; mi — масса образца после
испытания.
За потерю массы материала принимают среднее арифмети-
ческое потери массы всех образцов, взятых для испытания.
Длину I (см) обуглившейся части образца вычисляют по фор-
муле
/=/2-/1.
где /г — длина образца до испытания; Ц — длина образца, не под-
вергшаяся действию пламени.
За длину обуглившейся части материала L (см) принимают
среднее арифметическое длин обуглившихся частей всех образ-
цов, взятых для испытания.
Для характеристики жаростойкости пластмассы по Шрамму
и Цебровскому вычисляют произведение mL или условную без-
размерную величину IR по формуле
Качественный показатель жаростойкости определяют по
табл. 13.
230
12.4.	ГОРЮЧЕСТЬ ПЛАСТМАСС
Горючесть пластмасс по ГОСТ 1788—71 определяется способ-
ностью гореть после пребывания образца в течение 1 мин в пла-
мени. Пластмассы органического происхождения в большинстве
случаев горючи, но имеют
различную температуру вос-
пламенения и интенсивность
сгорания.
Степень горючести мате-
риала характеризуется тре-
мя показателями: 1) обра-
зец не загорается в пламени
горелки; 2) образец горит
менее ’/4 мин; 3) образец
горит более '/4 мин. Испыта-
ния на горючесть производят
на стандартных брусках раз-
///////
////МЬ
Рис. 67. Определение огнестойкости
пластмасс
мерой 120X15X10 мм.
Техника определения. Пламя газовой горелки регу-
лируют так, чтобы высота его равнялась 10 см, и устанавливают
горелку под углом 45° (рис. 67). Стандартный брусок из испы-
туемого материала укрепляют на штативе в горизонтальном по-
ложении и вносят его в пламя горелки на 1 мин. По истечении
1 мин кран горелки закрывают и по секундомеру отмечают вре-
мя горения бруска вне пламени горелки.
12.5.	ТЕМПЕРАТУРА ХРУПКОСТИ (МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ)
Морозоустойчивость определяют на приборе ПХП-1 (изготав-
ливает Ивановский ЗИП). Конструкцией прибора предусмотре-
но два метода испытания: раздавливание образца, сложенного
петлей (ГОСТ 16783—71), и изгиб консольно закрепленного об-
разца (ГОСТ 16782—83) в камере, охлаждаемой парами жид-
кого азота. За температуру хрупкости принимают температуру,
при которой 50% испытуемых образцов становятся хрупкими,
разрушаясь при заданной деформации в установленных усло-
виях механического воздействия.
Испытание состоит из ряда опытов, которые производят при
различных температурах, применяя в каждом из них одинаковое
количество образцов. После каждого опыта производят осмотр
и отбирают разрушенные образцы.
Прибор ПХП-К (рис. 68) состоит из десяти местного зажима 4,
куда помещают образцы 5. Зажим с образцами устанавливают
в испытательной камере 7. С помощью привода от механизма
мальтийского креста 1 зажим 4 получает прерывистое враща-
тельное движение, и образцы последовательно подводятся под
231
Рис. 68. Прибор для определения температу-
ры хрупкости пластмасс ПХП-1
±0,5)X (2±0,2) мм. Способ и режим
пуансон 8. Привод пу-
ансона 8 осуществля-
ется от пружинного ме-
ханизма И через ры-
чаг 10.
Испытательная ка-
мера 7 с образцами по-
мещена в криокамеру
3. Загрузку образцов
производят через дверь
9 с изоляцией 2. Регу-
лирование и измерение
температуры осущест-
вляют потенциометром
и термопарой 6. Про-
цесс испытания на при-
боре автоматизирован.
При испытании
на морозоустойчивость
различными методами
в качестве образцов
применяют полоски по-
лимера определенных
размеров: по первому
методу (раздавливание
образца, сложенного
петлей) размеры (40±
±1) X (6±0,5) X (0,5±
±0,005) мм; по второ-
му методу (изгиб кон-
сольного образца) раз-
меры (25±1)Х(6±
изготовления образцов
предусматриваются в стандартах или ТУ на материал.
Техника определения. Взаимное расположение за-
жима, образца, пуансона и наковальни в начальный момент воз-
действия пуансона на образец при испытаниях различными ме-
тодами показаны на рис. 69 и 70.
Образцы закрепляют в зажимы и выдерживают 15 мин в ис-
пытательной камере, где установлена температура, близкая к
температуре хрупкости испытуемой пластмассы, затем их под-
вергают деформированию, после этого вынимают для осмотра.
Образец считается разрушенным, если на его поверхности об-
наружена одна или несколько трещин или какие-либо другие
повреждения. При каждой заданной температуре подвергают ис-
пытанию 10 образцов. После их осмотра определяют число раз-
рушенных образцов в штуках и в процентах к числу испытанных.
232
Если при первоначально выбранной температуре ни один из ис-
пытанных образцов не разрушился, то проводят испытания но-
вых образцов при температурах, каждая из которых ниже пре-
дыдущей на 5—10°, до тех пор, пока не будет достигнута тем-
пература, при которой часть образцов разрушится.
Если при первоначально выбранной температуре все испы-
танные образцы разрушились, то производят испытания новых
образцов при температурах, каждая из которых выше преды-
Рис. 69. Испытание при сдавли-
вании образца, сложенного пет-
лей (взаимное расположение за-
жима, образца и пуансона):
1 — зажим; 2 — образец; 3 — пуан-
сон; 4 —• наковальня
Рис. 70(. Испытание консольно за-
крепленного образца (взаимное
расположение зажима, образца и
пунсона):
1 — образец; 2 — пуансон; 3 — за-
жим
дущей на 5—10°, до тех пор, пока не будет достигнута темпера-
тура, при которой часть образцов не разрушается.
Если при выбранной температуре часть образцов разруши-
лась, а часть нет, то производят испытания новых образцов при
температурах выше и ниже предыдущей. При этом должны быть
достигнуты крайние температуры, при одной из которых не раз-
рушается ни один образец, а при другой — разрушаются все об-
разцы. Крайние и промежуточные температуры должны соста-
вить ряд с постоянным интервалом от 2 до 5°.
Температуру хрупкости вычисляют по формуле
( $
г‘=г'+дгп^
J_\
2 /
где — температура хрупкости; Т' — наивысшая температура,
при которой разрушаются все образцы; А 7— выбранный темпе-
ратурный интервал для последовательных опытов; S— сумма от-
носительных количеств разрушившихся образцов (в процентах
к числу испытанных) при всех температурах опытов, начиная
от температуры, при которой не разрушился ни один образец,
и до температуры Т' включительно.
233
При выполнении расчетов экспериментальные данные удоб-
но свести в таблицу:
Температура опыта, °C	Число разрушенных образцов		Число неразрушен- ных образцов, шт.
	шт.	%	
			
ГЛАВА 13
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТМАСС
Пластмассы — хорошие диэлектрики и широко используют-
ся в радиотехнике и электротехнике. Их поведение в электриче-
ском поле определяется такими характеристиками, как удельное
электрическое сопротивление (объемное и поверхностное), элек-
трическая прочность, диэлектрическая проницаемость и диэлек-
трические потери. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ
22372—77 и ГОСТ 6433—71.
Образцы для испытаний имеют форму диска или квадратной
пластины. Форма, размеры и количество образцов, а также
толщина образца должны быть указаны в стандартах или тех-
нических условиях на материал. Поверхность образца должна
быть ровной, гладкой, без трещин, царапин, посторонних включе-
ний и других дефектов. Условия, в которых образцы находятся
перед испытанием, также должны быть указаны в стандартах или
технических условиях на материал. Если условия подготовки об-
разцов не указаны в стандартах или технических условиях, то пе-
ред испытанием их выдерживают в термостате при 50°С в течение
24 ч и затем охлаждают до комнатной температуры в эксика-
торе над сухим хлоридом кальция.
13.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ
И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Мощность, рассеиваемую в диэлектрике под действием пере-
менного электрического поля, называют диэлектрическими по-
терями. Обычно диэлектрические потери характеризуются тан-
генсом угла диэлектрических потерь. На рис. 71 для примера
образец диэлектрика представлен в виде параллельной эквива-
лентной схемы конденсатора. Векторная диаграмма этой схемы
показывает, что сдвиг фаз <р между током в конденсаторе с по-
терями и напряжением составляет меньше 90°.
234
Рис. 72. Упрощенная схема прибо-
ра, работающего по принципу ре-
зонанса:
Г — генератор; А — амперметр; R—•
сопротивление; L — катушка самоин-
дукции; Сх — испытуемый образец;
С — измерительный конденсатор; V —
вольтметр; 1—4 — клеммы
Рис. 71. Параллельная эквивалент-
ная схема и векторная диаграмма
для конденсатора с потерями
Дополнительный угол S, равный _<?, называют углом ди-
электрических потерь:
_ /о _ U/Rx _	1
g Ic Uu>Cx 2itfRxCx
или
-1- = 2n/Cxtg8.
Диэлектрические потери для данной схемы:
7/2
Р = —- или Р = Ur2nfCxtgl,
/\Х
где Р — диэлектрические потери; U — напряжение; f — частота
тока; Сх— емкость конденсатора; tg6— тангенс угла диэлек-
трических потерь.
Из этой зависимости следует, что диэлектрические потери
можно характеризовать величиной tg6. Чем меньше значение
тангенса угла диэлектрических потерь, тем ниже диэлектриче-
ские потери, тем лучше электроизоляционные свойства материа-
ла, и наоборот.
Диэлектрической проницаемостью е, или диэлектрической по-
стоянной изоляционного материала, называют число, показыва-
ющее, во сколько раз увеличится емкость вакуумного конден-
сатора, если, не меняя формы и размеров конденсатора, запол-
нить пространство между электродами испытуемым веществом:
Сх
е= Св ’
где Сх — емкость испытуемого-образца; Св — емкость вакуумно-
235
го конденсатора. Диэлектрическая проницаемость — безразмер-
ная величина.
Диэлектрик тем лучше, чем меньше емкость конденсатора
с данным материалом, чем меньше его диэлектрическая прони-
цаемость. Значения в и tg6 определяют (ГОСТ 22372—77) при
частоте 106 Гц на приборе Е-9-4, работающем на принципе резо-
нанса. Этот принцип основан на определении емкости С изме-
рительного конденсатора, между обкладками которого помеща-
ется испытуемый образец, и добротности Q измерительного кон-
тура.
Согласно инструкции по эксплуатации прибора к его клем-
мам присоединяют катушку индуктивности, соответствующую
частоте измерения, и измерительный конденсатор, электроды ко-
торого выполнены из меди или латуни и имеют высокую частоту
контактной поверхности. Упрощенная схема прибора представ-
лена на рис. 72.
Техника определения. Тангенс угла диэлектрических
потерь и диэлектрическую проницаемость измеряют на одном и
том же образце. Штангенциркулем измеряют толщину h и диа-
метр d образца. Затем на образец с двух сторон плотно прити-
рают электроды из алюминиевой или оловянной фольги, имею-
щей форму образца. Электроды притирают с помощью тонкого
слоя конденсаторного вазелина или конденсаторного масла.
Прибор включают только в присутствии препо-
давателя! Вставляют в клеммы 3 и 4 измерительную ячейку.
Протирают рабочие поверхности электродов спиртом и высуши-
вают. Испытуемый образец с нанесенными электрода-
ми помещают между пластинами измерительной ячейки.
Верхний подвижный электрод измерительной ячейки опус-
кают до тех пор, пока образец не будет зажат между элек-
тродами (до щелчка микроизмерителыюго винта). Производя^
настройку (балансировку) прибора ручкой «Емкость» и фикси-
руют его показания. Записывают значения емкости Ct (пФ) эта-
лонного конденсатора прибора и значения фактора потерь —
добротность Qi, в которой отградуирован вольтметр прибора.
Затем, не выключая прибора, испытуемый образец извлекают
из измерительной ячейки, микрометрическим винтом устанав-
ливают расстояние между электродами измерительной ячейки,
равное h, и снова регулируют емкость С до получения резонан-
са, снимают значения емкости С2(пФ) и добротность Q2 по по-
казаниям вольтметра. Далее отсоединяют измерительную ячей-
ку от прибора, оставив подключенным только контакт «Заземле-
ние».
Вращая ручку измерительного конденсатора «Емкость», до-
биваются резонанса по максимальному отклонению стрелки
вольтметра и записывают полную емкость Срез измерительного
контура (пФ). Результаты измерений вносят в таблицу:
236
№ образ- ца	Размеры образца, см		Емкость, пФ		Добротность		е	tg а
	h	d	с.	С,	Qi	<?2		
Добротность Qx вычисляют по формуле
q Q1Q2 Сх
Q2-Q1 ср;3 
Добротность — величина, обратная тангенсу угла диэлектриче-
ских потерь:
g _	1 Q2 — Q1 Срез
Qx Q1Q2 Сх
где Qi—добротность измерительного контура, когда между
электродами измерительной ячейки находится образец; Qz—
добротность измерительного контура без образца; Срез — полная
емкость измерительного контура при резонансе, когда измери-
тельный конденсатор отключен (без измерительной ячейки);
Сх— емкость испытуемого образца; ее вычисляют по формуле
di
Сх = (С2-СО +0,0695---,
й
где d — диаметр испытуемого образца; h — толщина испытуемо-
го образца; Ci — полная емкость измерительного конденсатора
с образцом; С2 — полная емкость измерительного конденсатора
без образца.
Диэлектрическую проницаемость е рассчитывают по формуле
Сх
е —----
Св
где Сх — емкость испытуемого образца; Св — емкость вакуум-
ного конденсатора.
Величину Св рассчитывают по формуле
„ di	„ h.
Св = “14+й"’ 0ТСЮДа ‘=14,4<?x“^’ •
13.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
Электрическую прочность Дцр выражают пробивным напря-
жением, отнесенным к толщине образца в 1 мм.
237
Рис. 73. Схема установки для оп-
ределения электрической прочно-
сти:
Т — высоковольтный испытательный
трансформатор; РУ — устройство, поз-
воляющее осуществить главный подъ-
ем напряжения иа образце; R — за-
щитное сопротивление; О — испытуе-
мый образец с электродами
Техника определе-
ния. Электрическую проч-
ность (ГОСТ 6433.4—71) опре-
деляют на установке, принци-
пиальная схема которой при-
ведена на рис. 73.
Для устранения поверхност-
ных разрядов испытание про-
водится под трансформатор-
ным маслом. Электродами
(верхним и нижним) служат
латунные цилиндры диаметром
25±0,24-50±0,2 мм и высотой
не менее 25 мм. Электроды
должны плотно соприкасаться
с образцом и обеспечивать не-
обходимое давление на него.
Испытание проводят при плавном подъеме напряжения до
пробоя со скоростью: а) 1 кВ/с для образцов с пробивным на-
пряжением до 20 кВ; б) 2 кВ/с для образцов с пробивным на-
пряжением свыше 20 кВ.
Испытание ведут при комнатной температуре.
Электрическую прочность Епр для каждого пробоя вычисля-
ют в кВ/мм по формуле
£пр -
где ипр — пробивное напряжение; h — толщина образца.
13.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО
И УДЕЛЬНОГО ОБЪЕМНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
ПРИ ПОСТОЯННОМ НАПРЯЖЕНИИ
Удельным поверхностным электрическим сопротивлением ps
называют сопротивление проходящему по поверхности току, ока-
зываемое 1 м2 материала, помещенного в электрическое поле.
Метод основан на измерении силы тока, проходящего по по-
верхности испытуемого образца. Измеряют силу тока методом
сравнения отклонений зеркальца гальванометра. Напряжение,
при котором определяется сопротивление, должно быть указано
в стандарте и технических условиях на материал. Применяемые
величины испытательных напряжений 50; 100; 250; 500 и 1000 В.
Удельное поверхностное электрическое сопротивление выра-
жается в омах и представляет собой однозначное число, умно-
женное на 10 в соответствующей степени. Определение удельного
поверхностного электрического сопротивления производят на при-
боре, схема которого приведена на рис. 74.
238
В качестве высоковольтного
электрода 4 служит графит.
Порошок графита насыпают
ровным слоем в металлический
сосуд. На графит кладут испы-
туемый образец 1. На поверх-
ности образца концентрически
располагают три металличе-
ских кольца. Во внутреннее
кольцо засыпают порошок ipa- рис. 74 Схема прибора для опреде-
фита, служащий измеритель- ления удельного электрического со-
ным электродом 3, охранным	противления
электродом 2 является графит,
засыпанный между средним и внешним кольцами. Порошок гра-
фита во внутреннем кольце уплотняют давлением. Участок по-
верхности образца, сопротивление которого необходимо изме-
рить, находится между внутренним и средним кольцом.
Техника определения. Схема электрического соедине-
ния отдельных элементов установки показана на рис. 75. Внача-
Рис. 75. Схема соединений отдельных элементов установки
для определения удельного электрического сопротивления:
G — гальванометр; V — вольтметр; О — образец; Pt и Рг~ переклю-
чатели; а и b — контакты; — защитное сопротивление; Га— шунт к
гальванометру; Э — металлический экран
ле проверяют собранную установку на отсутствие утечки тока,
для чего переключатель Р\ устанавливают в любое положение,
а переключатель Р2 — в положение 1. Затем включают рабочее
напряжение постоянного тока и шунтирующее сопротивление пе-
реводят из положения 1 : 10 000 в положение 1 : 1. Если при этом
не будет наблюдаться отклонения зеркальца гальванометра, то
переключатель Р\ переводят в другое положение. Отсутствие
отклонения зеркальца гальванометра и в этом положении пере-
ключателя Р\ будет указывать на то, что утечки тока нет, и мож-
но приступить к проведению испытания. Если же происходит
утечка тока, то необходимо проверить правильность схемы сое-
динений.
239
Испытание на образцах проводят точно так, как при провер-
ке установки па отсутствие утечки тока, т. е. переключатель Pi
ставят в любое положение, а переключатель Р%— в положение
1. Шунт устанавливают в положение 1 : 10 000. После этого по-
дают напряжение па образец. Шунтовое число изменяют таким
образом, чтобы отклонение зеркальца гальванометра было не
менее 1 мм, т. е. достаточным для проведения правильного от-
Рис. 76. Схема включений образцов с электродами
в установке при определении электрических сопро-
тивлений:
1 — измерительный электрод; 2 — охранный электрод; 3 —
образец; 4 — высоковольтный электрод
счета. Отсчет производят через 1 мин после включения напря-
жения на образец. После этого переключатель Р2 ставят в по-
ложение 2.
Удельным объемным электрическим сопротивлением р0
(Ом-м) называют сопротивление, оказываемое 1 м3 материала,
помещенного в электрическое поле, проходящему через него то-
ку. Метод основан на измерении силы тока, проходящего через
испытуемый образец.
Удельное объемное электрическое сопротивление представля-
ет собой однозначное число, умноженное на 10 в соответствую-
щей степени. Определение удельного объемного электрического
сопротивления производят в таком же приборе и точно так же,
как и определение удельного поверхностного электрического со-
противления, только места подвода тока к образцу видоизме-
няются в соответствии со схемой, приведенной на рис. 76.
Удельное поверхностное сопротивление ps и удельное объемное
сопротивление р„ вычисляют по формулам:
где Z>o	;dt — диаметр измерительного электрода, —
внутренний диаметр охранного кольца; g— зазор между измери-
240
тельным и охранным электродами; h — толщина образца; Rs и
Rv — соответственно поверхностное и объемное сопротивления,
которые вычисляют по формуле
где V—испытательное напряжение; I — ток, проходящий между
электродами через образец.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Управление качеством продукции на базе стандартизации.
Основные события и факты
Системы управления качеством продукции
1955
На одном из заводов Саратова разработана система организации без-
дефектного изготовления продукции и сдачи ее отделу технического контроля
н заказчику с первого предъявления.
1958
В г. Горьком разработана система КАНАРСПИ (качество, надежность,
ресурс с первых изделий)
1964
На Львовском заводе телеграфной аппаратуры имени 50-летия Октября
разработана и внедрена Система бездефектного труда (СБТ)
1964
На Ярославском моторном заводе разработана и внедрена система НОРМ
(научная организация работ по увеличению моторесурса)
1964
На Ташкентском авиационно-производственном объединении имени
В. П. Чкалова разработана система СОВКУРПОН (система обеспечения вы-
сокого качества, увеличения ресурса, повышения надежности)
1965
В институте «Гипросантехпром» (Ленинград) введена система бездефект-
ного выполнения проектно-сметной документации
196.7
Принято постановление ЦК КПСС «Об усилении работы по внедрению
системы мероприятий, разработанных иа предприятиях Саратовской области
по повышению качества выпускаемой продукции»
1967
В ПТО «Микроприбор» (г. Львов) разработана и внедрена система управ-
ления качеством труда и продукции (УК/Ш)
1967
На Рыбинском моторостроительном заводе разработана система НОТПУ
(научная организация труда, производства и управления)
1967
Впервые в стране Мииэлектротехпромом СССР начаты работы по созда-
нию элементов отраслевой системы управления качеством продукции
1968
ГКНТ, Госкомтрудом СССР, Комитетом стандартов утверждены «Реко-
242
мендации по применению в отраслях промышленности системы мероприятий
повышения качества продукции, разработанной на предприятиях Саратовской
области»
1968—1969
Начало создания республиканских систем управления качеством продук-
ции в Латвии, Армении и Белоруссии
1971
ГК.НТ утвержден координационный план, направленный на решение сле-
дующей задачи: «Разработать основы системы управления и обеспечения ка-
чества промышленной продукции в общей системе управления народным хо-
зяйством па базе стандартизации и применения математических методов и
электронно-вычислительной техники»
Начало 70-х годов
Разработана Мытищинская районная система управления качеством про-
дукции
1972
Принято постановление ЦК КПСС «О работе партийных организаций и
коллективов Ярославского объединения «Автодизель» и Кременчугского ав-
томобильного завода по повышению качества, увеличению моторесурса дви-
гателей и пробега грузовых автомобилей»
1972
Начало внедрения на предприятиях Минприбора СССР комплексной си-
стемы управления качеством труда и продукции (УКТП)
1973
На Минском заводе ЭВМ внедрена Комплексная система организации
бездефектного труда в обеспечении выпуска продукции высокого качества
(КСОБТ)
1971,-1974
Проведен крупный научно-производственный эксперимент по разработке
и внедрению комплексной системы управления качеством продукции (КС
УКП) в отраслях промышленности
1971—1975
Годы девятой пятилетки характеризуются новым важным шагом в со-
вершенствовании организации и расширении масштабов работ в области улуч-
шения качества продукции
1975
Принято постановление ЦК КПСС «Об опыте работы партийных органи-
заций и коллективов передовых предприятий промышленности Львовской об-
ласти по разработке и внедрению комплексной системы управления качеством
продукции»
1976
В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на
1976—1980 гг.», принятых XXV съездом КПСС, намечено шире внедрять комп-
лексные системы управления качеством продукции
1976
Комитетом стандартов утвержден первый методический документ по КС
УКП — Комплексная система управления качеством продукции. Рекоменда-
ции по разработке и внедрению в объединениях и иа предприятиях
1976
ЦК КПСС в г. Львове проведен Всесоюзный семинар партийных работ-
ников, руководителей и специалистов промышленности, посвященный изуче-
нию опыта работы передовых предприятий по внедрению комплексной систе-
мы управления качеством продукции
243
1976
Комитетом стандартов утвержден «Перечень головных и базовых орга-
низаций по разработке и внедрению комплексных систем управления качест-
вом продукции»
1976
В Днепропетровской области определены опорные предприятия по внед-
рению и дальнейшему совершенствованию КС УКП
1976
На ВДНХ СССР в павильоне «Стандарты СССР» открыта тематическая
выставка «Комплексная система управления качеством продукции. Опыт пред-
приятий Львовской области»
1976
ЦК КПСС, Советом Министров СССР принято постановление «О разви-
тии в 1976—1980 гг. производства товаров массового спроса и о мерах по
повышению их качества»
1976
Республиканским координационным Советом при Госплане Латвийской
ССР утверждены «Рекомендации по созданию отраслевых систем управле-
ния качеством продукции в министерствах и ведомствах Латвийской ССР»
1976
В Латвийской ССР впервые в государственный пятилетний план разви-
тия народного хозяйства республики включена комплексная программа «Рес-
публиканская система управления качеством продукции, труда и эффективно-
сти производства в Латвийской ССР»
1976
В Смольнинском районе г. Ленинграда создана территориальная комп-
лексная система управления эффективностью и качеством работы предприя-
тий и организаций
1976
Минприбором СССР утверждены «Осчовные положения отраслевой систе-
мы управления качеством продукции приборостроения»
1976
Разработана территориальная система управления качеством труда и про-
дукции Костромской области
1977
ЦК КПСС принято постановление «Об организаторской и политической
работе Краснодарского крайкома партии по выполнению решений XXV съез-
да КПСС»
1977
Комитетом стандартов утвержден первый методический документ «ОС
УКП. Рекомендации по разработке и внедрению»
1978
Комитетом стандартов введен порядок поэтапной регистрации и учета
КС УКП в «Инструкции по регистрации и учету состояния разработки и
внедрения комплексных систем управления качеством продукции в объедине-
ниях и на предприятиях» (РДИ 103—77)
1978
Комитетом стандартов совместно с ГКНТ и Госпланом СССР разработа-
ны и утверждены «Основные принципы Единой системы государственного
управления качеством продукции»
1978
Комитетом стандартов установлены требования к нормативно-техническо-
му обеспечению построения н функционирования КС УКП (РД 50—135—78)
244
1978
Комитетом стандартов на ВДНХ СССР органязована межотраслевая те-
матическая выставка «Управление качеством продукции во всех звеньях на-
родного хозяйства» (Управление качеством—78)
1979
Координационным советом при Краснодарском крайкоме КПСС н ВНИИС
разработан методический материал «Краснодарская комплексная система по-
вышения эффективности производства» (КС ПЭП)
Конец 70-х годов
Для организации разработки, внедрения и обеспечения функционирова-
няя систем управления качеством продукции на уровне отрасли в министер-
ствах и ведомствах назначены головные организации по ОС УКП
1980
Днепропетровским ЦСМ зарегистрирована первая в стране комплексная
система управления качеством продукции и эффективным использованием ре-
сурсов (КС УКП и ЭИР)
1980
Госстандартом утверждены «Методические указания. Организация работ
по автоматизации КС УКП. Состав и содержание технического задания на
создание комплексной автоматизированной системы управления качеством про-
дукции» (РД 50—175—80)
1980
Госстандартом утверждены основополагающие руководящие документы
по ОС УКП—РД 50—177—80 и РД 50—178-80
1980
Госстандартом разработан документ «Днепропетровская комплексная си-
стема управления качеством продукции и эффективным использованием ре-
сурсов. Рекомендации по разработке и внедрению»
1980
ЦК КПСС одобрена работа, проводимая партийными организациями
Днепропетровской области н Краснодарского края по созданию и внедрению
на промышленных предприятиях комплексных систем управления качеством
продукции
1980
Госстандартом проведен Всесоюзный семннар-совещание по изучению и
распространению опыта работы партийных организаций и коллективов пред-
приятий Днепропетровской области и Краснодарского края по повышению эф-
фективности производства и качества работы
1981
В Москве в Международном выставочном комплексе «Сокольники» от-
крылась межотраслевая тематическая выставка «Комплексные системы повы-
шения эффективности производства и качества работы»
1981
В «Основных направлениях экономического и социального развития
СССР па 1981—1985 годы и на период до 1990 года», принятых XXVI съез-
дом КПСС, указано на необходимость активно внедрять комплексные систе-
мы управления качеством продукции
1981
Госстандартом впервые в стране зарегистрирована городская (г. Москвы)
система управления качеством продукции (МГС УКП)
1981
Начало функционирования Ленинградской территориальной системы
управления качеством продукции (ЛТС УКП)
245
1982
Госстандартом разработаны «Рекомендации по разработке, внедрению и
совершенствованию в объединениях и на предприятиях комплексных систем
повышения эффективности производства и качества работы (КС ПЭП и КР)>
1982
Принята первая в стране республиканская система управления качеством
продукции в Латвийской ССР и одобрены направления ее дальнейшего раз-
вития в одиннадцатой пятилетке
1982
Госстандартом одобрены и введены в действие рекомендации «Террито-
риальные системы управления качеством продукции. Сборник нормативных
документов»
1982
Начало функционирования Киевской городской системы управления .ка-
чеством и эффективностью работы
1983
Начало перерегистрации действующих комплексных систем управления
качеством продукции, зарегистрированных до 1982 г.
1983
В Днепропетровске проведено совещание «Опыт разработки и внедрения
комплексных систем повышения эффективности производства и качества ра-
боты в решении задач повышения технического уровня, качества продукции
и эффективности производства»
1983
Госстандартом одобрены рекомендации «Комплексная система управле-
ния качеством продукции. Рекомендации по организации работ по совершен-
ствованию систем на предприятиях»
1983
Зарегистрирована Территориальная система управления социально-эконо-
мическим развитием г. Ровно
1984
В г. Ровно проведено Всесоюзное совещание «Опыт разработки и внед-
рения территориальных систем повышения эффективности производства и ка-
чества работы»
Аттестация продукции
1965
ЦК КПСС, Советом Министров СССР принято постановление «О совер-
шенствовании планирования и усилении экономического стимулирования про-
мышленного производства», предусматривающее введение государственной ат-
тестации качества продукции
1967
Введена опытная аттестация качества продукции иа ряде предприятий,
работающих по новой системе планирования и экономического стимулиро-
вания
1967
Утвержден ГОСТ 1.9—67 «ГСС. Государственный Знак качества. Формы,
размеры и порядок применения»
1969
Советом Министров СССР принято постановление «О порядке проведе-
ния государственной аттестации качества промышленной продукции»
1969
Комитетом стандартов впервые введены «Общие методические указания
о проведении государственной аттестации качества промышленной продукции»
246
1971
По согласованию с Госпланом СССР, ЦСУ СССР, ГКНТ, Госкомцен
СССР Комитетом стандартов утверждены «Основные положения Единой си-
стемы аттестации качества промышленной продукции (ЕСАКП)»
1972
В годовых и перспективных планах развития отраслей промышленности
предусмотрены задания предприятиям и организациям по увеличению объе-
мов производства продукции, получившей государственный Знак качества.
Введена система государственного учета и отчетности по государственной ат-
тестации качества промышленной продукции.
1974
Комитетом стандартов, Госпланом СССР, ГКНТ утверждены «Основные
положения о порядке аттестации продукции машиностроения и других от-
раслей промышленности»
1976
В соответствии с принятыми XXV съездом КПСС «Основными направле-
ниями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг.» в государствен-
ном плане развития народного хозяйства впервые установлены задания про-
мышленным министерствам и союзным республикам по увеличению удель-
ного веса продукции высшей категории качества в общем объеме ее произ-
водства по годам пятнлетнего плана
1976
ВЦСПС, Комитетом стандартов принято постановление об утверждении
положения о Дипломе ВЦСПС и Государственного комитета стандартов Со-
вета Министров СССР «За достижение иаилучших результатов по выпуску
продукции с государственным Знаком качества»
1978
Комитетом стандартов направлены в миинстерства и ведомства новые
формы «Свидетельства о присвоении государственного Знака качества» и «Ре-
шения государственной аттестационной комиссии»
1978
Во ВНИИКИ создан Центральный фонд решений государственных атте-
стационных комиссий по присвоению продукции государственного Знака ка-
чества
1979
Постановлением ЦК КПСС, Совета Министров СССР «Об улучшении
планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма иа повыше-
ние эффективности производства н качества работы» Госстандарту поручено
усилить контроль за соблюдением предприятиями, объединениями и министер-
ствами требований к аттестации продукции и к качеству аттестованной про«
дукции
1979
Советом Министров СССР принято постановление «О дальнейшем усиле-
нии роли аттестации промышленной продукции в повышении ее технического
уровня н качества»
1980
Госстандартом, ГКНТ, Госпланом СССР утвержден новый «Порядок про-
ведения аттестации промышленной продукции по трем категориям качества»
1983
ЦК КПСС, Совет Министров СССР приняли постановление «О мерах по
ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве», которым
с 1984 г. введена аттестация промышленной продукции по двум категориям
качества — высшей и первой
247
1984
Госстандартом, ГКНТ, Госпланом СССР, Госкомцен СССР утвержден
«Порядок аттестации промышленной продукции по двум категориям каче-
ства»
1984
На ВДНХ СССР проведено Всесоюзное совещание «Порядок аттестации
промышленной продукции и научно-технический прогресс»
1986
ЦК КПСС, Советом Министров СССР принято постановление «О мерах
по коренному повышению качества продукции», предусматривающее созда-
ние Государственной приемки
Система государственных испытаний
1979
ЦК КПСС, Совета Министров СССР постановлением «Об улучшении пла-
нирования и усиления воздействия хозяйственного механизма на повышение
эффективности производства и качества работы» министерствам н ведомствам
совместно с Комитетом стандартов поручено утвердить в 1979—1980 гг. го-
ловные организации по государственным испытаниям важнейших видов про-
дукции производственно-технического и культурно-бытового назначения.
1979
Госстандартом установлен порядок утверждения головных организа-
ций по государственным испытаниям (ГОГИ) (РД 50—172—79)
1979
Начало подготовки специалистов в области государственных испытаний
продукции в ВИСМ
1980
Утверждены первые в стране десить головных организаций по государ-
ственным испытаниям продукции Минстанкопрома
1980
Госстандартом утверждена программа стандартизации в области госу-
дарственных испытаний
1980
Госстандартом установлен порядок аттестации ГОГИ (РД 50—189—80),
аналитических лабораторий предприятий и организаций (РД 50—194—80),
испытательных организаций и подразделений (РД 50—265—81)
1981
Продолжения по развитию СГИП включены в раздел «Государственная
стандартизация и метрологическое обеспечение отраслей народного хозяйства
и промышленности» Государственного плана экономического и социального
развития СССР на 1981—1985 гг.
1981
Утвержден основополагающий стандарт комплекса стандартов СГИП:
ГОСТ 25051.0—81 «СГИП. Основные положения»
1981
ГОСТ 24555—81 установлен порядок аттестации испытательного обору-
дования
1981
Госстандартом впервые утверждено «Типовое положение о головной ор-
ганизации по государственным испытаниям важнейших видов продукции про-
изводственно-технического и культурно-бытового назначения» (РД 50—234—
81)
1982
Госстандартом утверждена программа дальнейшего развития комплекса
НТД СГИП на одиннадцатую пятилетку
248
1982
Образован Совет руководителей ГОГИ продукции в рамках НТС Гос-
стандарта
1982
Утверждены первые государственные стандарты н руководящие норма-
тивные документы СГИП, устанавливающие требования к методам и сред-
ствам испытаний и порядку их проведения
1982
Советом руководителей ГОГИ одобрен «Прогноз развития системы го-
сударственных испытаний продукции на период до 2005 г.»
1982
Утверждены первые государственные стандарты на методы аттестации
основных видов испытательного оборудования
1983
Начало ведения «Реестра головных организаций по государственным ис-
пытаниям важнейших видов продукции производственно-технического и куль-
турно-бытового назначения»
1983
В территориальных органах Госстандарта начали создаваться испыта-
тельные центры
Таблица 1. Плотность воды при разных температурах
Температура, °C	Плотность, г/см3	Температура, °C	Плотность, г/см3	Температура, °C	Плотность, г/см3
0	0,99987	8	0,99988	16	0,99897
1	0,99993	9	0,99981	17	0,99880
2	0,99997	10	0,99973	18	0,99862
3	0,99999	11	0,99963	19	0,99843
4	1,00000	12	0,99952	20	0,99823
5	0,99999	13	0,99940	21	0,99802
6	0,99997	14	0,99927	22	0,99779
7	0,99993	15	0,99913	23	0,99756
Таблица 2. Поправочные температурные коэффициенты плотности
дли жидких веществ
Плотность, г/см’	Средняя температур- ная поправка на 1°	Плотность, г/см’	Средняя температур- ная поправка на 1*
0,8000—0,8099	0,00075	0,9000—0,9099	0,000633
0,8100—0,8199	0,000752	0,9100—0,9199	0,000620
0,8200—0,8299	0,000738	0,9200—0,9299	0,000607
0,8300—0,8399	0,000725	0,9300—0,9399	0,000594
0,8400—0,8499	0,000712	0,9400—0,9499	0,000581
0,8500—0,8599	0,000699	0,9500—0,9599	0,000567
0,8600—0,8699	0,000686	0,9600—0,9699	0,000554
0,8700—0,8799	0,000673	0,9700—0,9799	0,000538
0,8800—0,8899	0,000661	0,9800—0,9899	0,000522
0,8900—0,8999	0,000647	0,9900—1,0000	0,000515
249
Таблица 3. Растворы сильных кислот и щелочей
Плотность, г/см8	Мас. доля, %				
	H2SO,	HNO3	НС1	КОН	NaOH
1,000	0,2609	1,333	0,360	0,127	0,159
1,020	3,242	3,982	4,388	2,38	1,94
1,040	6,237	7,530	8,490	4,58	1,74
1,060	9,129	10,97	12,51	6,74	5,56
1,080	11,96	14,31	16,47	8,89	7,38
1,100	14,73	17,51	20,39	11,03	9,12
1,120	17,43	20,97	24,25	13,14	11,01
1,140	20,03	23,94	28,18	15,22	12,83
1,160	22,67	27,00	32,14	17,29	14,64
1,180	25,21	30,00	36,23	19,35	16,44
1,200	27,72	32,94		21,38	18,25
1,220	30,18	35,93		23,38	20,07
1,240	32,61	39,02		25,36	21,90
1,260	35,01	42,14		27,32	23,73
1,280	37,36	45,27		29,25	25,56
1,300	39,68	48,42		31,15	27,41
1,320	41,95	51,71		33,03	29,26
1,340	44,17	55,13		34,90	31,14
1,360	46,33	58,78		36,73	33,06
1,380	48,45	62,70		38,56	35,01
1,400	50,50	66,97		40,37	36,99
1,420	52,51	71,63		42,15	38,99
1,440	54,49	76,71		43,92	41,03
1,460	56,41	82,39		45,66	43,12
1,480	58,31	89,07		47,39	45,22
1,500	60,17	96,73		49,10	47,33
1,520	62,00			50,80	49,44
1,540	63,81				
1,560	65,59				
1,580	67,35				
1,600	69,09				
1,620	70,82				
1,640	72,52				
1,660	74,62				
1,680	75,92				
1,700	77,63				
1,720	79,37				
1,740	81,16				
1,760	83,06				
1,780	85,16				
1,800	87,69				
1,820	91,11				
250
Таблица 4. Содержание, плотность и показатель преломления глицерина
Глицерин, мае. доля, %	Плотность, г/см3	Показатель преломления	Глицерин, мае. доля, %	Плотность, г/см3	Показатель преломления
0	1,0000	1,3330	51	1,1290	1,4010
1	1,0004	’ 1,3342	52	1,1317	1,4024
2	1,0030	1,3354	53	1,1344	1,4039
3	1,0053	1,3366	54	1,1371	1,4054
4	1,0077	1,3378	55	1,1398	1,4069
5	1,0101	1,3390	56	1,1425	1,4084
6	1,0125	1,3402	57	1,1452	1,4099
7	1,0149	1,3414	58	1,1479	1,4104
8	1,0173	1,3426	59	1,1506	1,4129
9	1,0197	1,3439	60	1,1533	1,4144
10	1,0221	1,3452	61	1,1560	1,4160
11	1,0246	1,3464	62	1,1587	1,4175
12	1,0271	1,3477	63	1^1614	1,4190
13	1,0295	1,3490	64	1,1642	1,4205
14	1,0320	1,3503	65	1,1670	1,4220
15	1,0345	1,3516	66	1,1697	1,4235
16	1,0370	1,3529	67	1,1724	1,4250 '
17	1,0395	1,3542	68	1,1752	1,4265
18	1,0420	1,3555	69	1,1780	1,4280
19	1,0445	1,3568	70	1,1808	1,4295
20	1,0470	1,3581	71	1,1836	1,4309
21	1,0495	1,3594	72	1,1863	1,4324
22	1,0520	1,3607	73	1,1890	1,4339
23	1,0545	1,3620	74	1,1917	1,4354
24	1,0571	1,3633	75	1,1944	1,4369
25	1,0597	1,3647	76	1,1971	1,4384
26	1,0622	1,3660	77	1,1998	1,4399
27	1,0648	1,3674	78	1,2025	1,4414
28	1,0674	1,3687	79	1,2052	1,4429
29	1,0700	1,3701	80	1,2079	1,4444
30	1,0727	1,3715	81	1,2106	1,4460
31	1,0753	1,3729	82	1,2133	1,4475
32	1,0780	1,3743	83	1,2160	1,4490
33	1,0806	1,3757	84	1,2187	1,4505
34	1,0833	1,3771	85	1,2214	1,4520
35	1,0860	1,3785	86	1,2241	1,4535
36	1,0887	1,3799	87	1,2268	1,4550
37	1,0914	1,3813	88	1,2294	 1,4565
38	1,0941	1,3827	89	1,2320	1,4580
39	1,0968	1,3840	90	1,2347	1,4595
40	1,0995	1,3854	91	1,2374	1,4610
41	1,1022	1,3868	92	1,2401	1,4625
42	1,1049	1,3882	93	1,2428	1,4640
43	1,1075	1,3896	94	1,2455	1,4655
44	1„1102	1,3910	95	1,2482	1,4670
45	1,1128	1,3924	96	1,2508	1,4684
46	1,1155	1,3938	97	1,2534	1,4698
47	1,1182	1,3952	98	1,2559	1,4722
48	1,1209	1,3966	99	1,2584	1,4728
49	1,1236	1,3981	100	1,2609	1,4742
50	1,1263	1,3996			
251
Таблица 5. Показатели преломления смесей этиленгликоля с водой
Показатель преломления		Этиленгли- коль, мае. доля, %		Показатель преломления		Этиленгли- коль, мае. доля, %	Показатель преломления	Этиленгли- коль, мае. доля, %.
1,3331		0		1,3683		35	1,4045	70
1,3380		5		1,3736		40	1,4095	75
1,3430		10		1,3789		45	1,4143	80
1,3481		15		1,3842		50	1,4239	90
1,3530		20		1,3893		55	1,4289	95
1,3579		25		1,3943		60	1,4289	95
1,3631		30		1,3993		65	1,4329	100
Таблица 6. Зависимость показателя преломления стирола
от содержания в ием полимера
Показатель		Полимер,		Показатель		Полимер,	Показатель	Полимер,
преломления		мае. доля, %		преломления		мае. доля, %	преломления	мае. доля, %
1,5470	0,0		1,5488		3,6		1,5506	7,2
1,5472	0,4		1,5490		4,0		1,5508	7,6
1,5474	0,8		1,5492		4,4		1,5510	8,0
1,5476	1,2		1,5494		4,8		1,5512	8,4
1,5418	1,6		1,5496		5,2		1,5514	8,8
1,5480	2,0		1,5498		5,6		1,5516	9,2
1,5482	2,4		1,5500		6,0		1,5518	9,6
1,5484	2,8		1.5502		6,4		1,5520	10,0
1,5486	3,2		1,5504		6,8			
ЛИТЕРАТУРА
Гурова Т. А. Технический анализ и контроль производства пластмасс.—
М.: Высшая школа, 1980.
Ткаченко В. В., Гличев А. В., Огрызков В. М. и др. Основы стандарти-
зации.— М.: Издательство стандартов, 1986.
Управление качеством продукции: справочник. — М.: Издательство стан-
дартов, 1985.
ГОСТ и ТУ.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................... 3
Глава 1. Стандартизация — организационно-техническая основа уп-
равления качеством продукции...................................... 5
1.1.	Краткий исторический обзор развития стандартизации	....	5
1.2.	Основные понятия и термины в области стандартизации	...	7
1.3.	Государственная система стандартизации................ 9
1.4.	Органы и службы стандартизации........................ 9
1.5.	Категории стандартов................................. 11
1.6.	Объекты стандартизации............................... 12
1.7.	Виды стандартов...................................... 14
1.8.	Планирование работ по стандартизации................. 16
1.9.	Разработка, утверждение и внедрение стандартов....... 18
1.10.	Методы, используемые в стандартизации продукции.........	21
1.11.	Комплексная стандартизация................................. 21
1.12.	Государственные стандарты с перспективными требованиями
на группы однородной продукции .................................. 22
1.13.	Единые системы стандартов.................................. 24
Глава 2. Управление качеством продукции.............................. 33
2.1.	Объективная необходимость улучшения качества продукции	33
2.2.	Основные термины и определения в управлении качеством про-
дукции .......................................................... 34
2.3.	Системы управления качеством продукции...................... 37
2.4.	Основные элементы системы научного управления качеством	39
2.5.	Прогнозирование и планирование качества продукции ....	40
2.6.	Классификация показателей качества продукции................ 42
2.7.	Аттестация продукции........................................ 43
2.8.	Количественная оценка показателей качества.................. 45
2.9.	Значение , метрологии в повышении качества продукции ...	47
2.10.	Система государственных испытаний продукции................ 49
Глава 3. Организация технического контроля и технического анализа	51
3.1.	Задачи службы технического контроля иа производстве ...	51
3.2.	Виды и методы технического анализа.......................... 52
3.3.	Организация работы и техника безопасности в лаборатории
технического анализа ............................................ 54
3.4.	Отбор и приготовление проб для анализа...................... 58
Глава 4. Определение физических показателей методами, применяе-
мыми в техническом анализе....................................... 52
253
4.1.	Плотность................................................ 62
4.2.	Вязкость................................................. 66
4.3.	Температура	плавления.................................... 68
4.4.	Температура	кристаллизации............................... 69
4.5.	Температура	каплепадеиия................................. 70
4.6.	Температура	размягчения	смол........................... 71
4.7.	Температура	кипения...................................... 73
4.8.	Температура	вспышки и	воспламенения...................... 74
Глава 5. Методы определения влаги................................. 77
5.1.	Определение влаги высушиванием........................... 78
5.2.	Определение влаги ускоренным методом при облучении инфра-
красными лучами............................................... 78
5.3.	Определение влаги по Фишеру.............................. 79
5.4.	Определение воды по методу Дииа и Старка................. 81
Глава 6. Физико-химические методы, применяемые в техническом
анализе........................................................ 82
6.1.	Рефрактометрический анализ............................... 82
6.2.	Спектральный анализ...................................... 85
6.3.	Хроматографический анализ................................ 93
6.4.	Потенциометрический анализ................................ 100
6.5.	Полярографический анализ................................ 108
Глава 7. Анализ отдельных видов сырья в производстве синтетиче-
ских смол и пластических масс................................. 112
7.1.	Многоатомные спирты....................................... 112
7.2.	Альдегиды............................................... 115
7.3.	Карбоновые кислоты, их ангидриды и сложные эфиры ...	121
7.4.	Производные бензола..................................... 134
7.5.	Азотсодержащие соединения............................... 144
7.6.	Инициаторы.............................................. 154
7.7.	Пластификаторы.......................................... 159
7.8.	Техническая вода........................................ 161
Глава 8. Анализ отдельных видов эфиров целлюлозы и сырья для
их производства..............................................  171
8.1. Целлюлоза............................................... 171
8.2. Эфиры целлюлозы......................................... 178
Глава 9. Анализ отдельных видов полимеров, синтетических смол и
пластических масс............................................. 182
9.1.	Определение молекулярной	массы полимеров................ 182
9.2.	Полиолефины............................................. 184
9.3.	Полистиролы............................................. 185
9.4.	Поливиниловый спирт, его сложные эфиры и поливинилаце-
тали ........................................................ 186
9.5.	Фенолоальдегидные смолы................................. 189
9.6.	Фенопласты.............................................. 196
9.7.	Мочевииоформальдегидиые	смолы..................... 198
Глава 10. Технологические испытания пластмасс.................... 203
10.1.	Определение	объемных характеристик..................... 204
10.2.	Определение степени дисперсности и однородности (грануло-
метрического	состава) полнмериых материалов............. 205
10.3.	Определение	сыпучести.................................. 206
254
10.4.	Определение	влаги и	водопоглощения..................... 207
10.5.	Определение	текучести.................................... 209
10.6.	Определение	усадки....................................... 214
10.7.	Определение	скорости	отверждения	или времени выдержки 214
Глава 11. Механические испытания пластмасс......................... 216
11.1.	Определение прочности при ударном изгибе................. 217
11.2.	Испытания иа статический изгиб........................... 219
11.3.	Испытания иа растяжение.................................. 222
11.4.	Определение твердости.................................... 225
Глава 12. Теплофизические испытания пластмасс...................... 226
12.1.	Теплостойкость по Мартенсу............................... 226
12.2.	Теплостойкость по способу Вика........................... 227
12.3.	Жаростойкость термореактивных пластмасс или поведение
при контакте с раскаленным стержнем........................... 228
12.4.	Горючесть пластмасс...................................... 231
12.5.	Температура хрупкости (морозоустойчивости)................231
Глава 13. Электрические испытания пластмасс........................ 234
13.1.	Определение тангенса угла диэлектрических потерь и диэле-
ктрической проницаемости ..................................... 234
13.2.	Определение электрической прочности...................... 237
13.3.	Определение удельного поверхиостиого и удельного объемно-
го электрических сопротивлений прн постоянном напряжении 238
Приложение......................................................... 242
Литература......................................................... 252
Учебное издание
Гурова Татьяна Аполлоновна
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИХ
Зав. редакцией С. Ф. Кондрашкова. Редактор С. С. Трапезникова.
Мл. редакторы Л. С. Макаркина, В. Н. Бораненкова. Художественный
редактор Е. Д. Косырева. Художник В. М. Боровков. Технический
редактор Л. М. Матюшина. Корректор С. К- Завьялова
ИБ № 8204
Изд. N> ХИМ-864. Сдано в набор 28.05.90. Подп. в печать 22.11.90. Формат 60Х
Х88'/ц. Бум. офсет. № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Объем
15,68 усл. печ. л. 15,81 усл. кр.-отт. 15,83 уч.-нзд. л. Тираж 7000 экз. Зак.
Ns 458. Цена 95 коп.
Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Пеглиннаи ул., д. 29/14.
Московскаи типография № 8 Государственного комитета СССР по печати, 101898,
Москва, Хохловский пер., 7.