Внимание! В период с 29.07.22 по 11.08.22 сервис будет находиться в режиме технического обслуживания. В этой связи может наблюдаться нестабильная работа. Приносим извинения за неудобства.
1
Доступно поисковых запросов: 1 из 2
Следующий пробный период начнётся: 17 августа 2022 в 09:05
Снять ограничение

ГОСТ Р 57985-2017

Композиты полимерные. Определение констант кинетического уравнения Аррениуса термически нестабильных материалов с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии и метода Флинна-Уолла-Озавы
Недействующий стандарт
Проверено:  09.08.2022

Информация

Название Композиты полимерные. Определение констант кинетического уравнения Аррениуса термически нестабильных материалов с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии и метода Флинна-Уолла-Озавы
Название английское Polymer composites. Determination of Arrhenius kinetic constants for thermally unstable materials using differential scanning calorimetry and the Flynn-Wall-Ozawa method
Дата актуализации текста 21.04.2018
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 10.01.2018
Дата введения в действие 01.06.2018
Область и условия применения Настоящий стандарт описывает определение общих кинетических параметров для экзотермических реакций с помощью метода Флинна-Уолла-Озавы и дифференциальной сканирующей калориметрии. Данный стандарт используют для определения кинетических параметров экзотермических реакций отверждения термореактивных матриц и связующих, применяемых для изготовления полимерных композитов. Настоящий стандарт применим для реакций, протекание которых может быть описано с помощью уравнения Аррениуса и общего уравнения скорости химической реакции. Настоящий стандарт не применим, когда расчетные кривые отклоняются от прямой линии (см. пункт 8.2) или когда результаты изотермической выдержки образца не согласуются с прогнозируемыми результатами, полученными на основании рассчитанных кинетических величин. В частности, настоящий стандарт не применим для реакций с частичным ингибированием. Настоящий стандарт не применяется в случае реакций, которые включают параллельные или последовательные стадии, а также по отношению к материалам, у которых наблюдаются фазовые переходы, а при температуре фазового перехода скорость реакции значительна
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2018 год
Утверждён в Росстандарт

     
     ГОСТ Р 57985-2017

     
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Определение констант кинетического уравнения Аррениуса термически нестабильных материалов с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии и метода Флинна - Уолла - Озавы

Polymer composites. Determination of Arrhenius kinetic constants for thermally unstable materials using differential scanning calorimetry and the Flynn-Wall-Ozawa method

     

ОКС 83.120

Дата введения 2018-06-01

  

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" совместно с Автономной некоммерческой организацией "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497

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

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 ноября 2017 г. N 1823-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Е698-16* "Стандартный метод определения кинетических констант уравнения Аррениуса методом дифференциальной сканирующей калориметрии и метода Флинна - Уолла - Озавы" (ASTM Е698-16 "Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials Using Differential Scanning Calorimetry and the Flynn/Wall/Ozawa Method", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4.2 и 4.3), а также изменения отдельных фраз, которые выделены в тексте курсивом**.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченного в разделе "Предисловие" знаком "**". - Примечание изготовителя базы данных.


Внесение указанных технических отклонений направлено на учет особенности объекта и/или аспекта стандартизации, характерных для Российской Федерации.

Исключение стандартов АСТМ Е473, АСТМ Е691, АСТМ Е1142, АСТМ Е1445, АСТМ Е1860, АСТМ Е1970 обусловлено тем, что в Российской Федерации на национальном уровне нет аналогичных стандартов, а также в связи с тем, что они носят справочный характер.

Оригинальный текст невключенных структурных элементов стандарта АСТМ приведен в дополнительном приложении ДА.

Дополнительные ссылки, включенные в текст стандарта для учета особенностей национальной стандартизации, выделены курсивом.

Дополнительные требования и положения, внесенные в настоящий стандарт, выделены путем заключения их в рамки из тонких линий, а информация с объяснением причин включения этих требований и положений приведена в виде примечаний.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

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

Сведения о соответствии ссылочного национального стандарта стандарту АСТМ, использованному в качестве ссылочного в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДВ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"**. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт описывает определение общих кинетических параметров для экзотермических реакций с помощью метода Флинна - Уолла - Озавы и дифференциальной сканирующей калориметрии. Данный стандарт используют для определения кинетических параметров экзотермических реакций отверждения термореактивных матриц и связующих, применяемых для изготовления полимерных композитов.

1.2 Настоящий стандарт применим для реакций, протекание которых может быть описано с помощью уравнения Аррениуса и общего уравнения скорости химической реакции.

1.3 Настоящий стандарт не применим, когда расчетные кривые отклоняются от прямой линии (см. пункт 8.2) или когда результаты изотермической выдержки образца не согласуются с прогнозируемыми результатами, полученными на основании рассчитанных кинетических величин. В частности, настоящий стандарт не применим для реакций с частичным ингибированием. Настоящий стандарт не применяется в случае реакций, которые включают параллельные или последовательные стадии, а также по отношению к материалам, у которых наблюдаются фазовые переходы, а при температуре фазового перехода скорость реакции значительна.

     2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 55134-2012 (ИСО 11357-1:2009) Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 1. Общие принципы.

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

     3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

дифференциальная сканирующая калориметрия; ДСК: Метод, в котором разность тепловых потоков, подведенных к тиглю с испытуемым образцом и эталонному тиглю, измеряется как функция температуры и/или времени в процессе воздействия на испытуемый и эталонный образцы управляемой температурной программой в установленной атмосфере и при использовании симметричной измерительной системы.

[ГОСТ Р 55134-2012, пункт 3.1]

3.2

энергия активации: Энергия, превышающая энергию основного состояния, которая должна быть добавлена к атомной или молекулярной системе, чтобы мог произойти конкретный процесс.

[ГОСТ Р 56722-2015, пункт 3.2]

     

     4 Сущность метода

4.1 Образец помещают в подходящий тигель и располагают в дифференциальном сканирующем калориметре (далее - калориметр).

4.2 Температура образца повышается с линейной скоростью, при этом фиксируют любые экзотермические пики реакции.

4.3 Шаги 4.1 и 4.2 повторяют с различными скоростями нагревания в диапазоне от 1 до 10 K/мин.

4.4 Значения температуры, при которых появляется максимальный пик реакции, наносят на график в виде зависимости от соответствующей скорости нагревания.

4.5 Кинетические величины, рассчитанные из зависимости температуры пика от скорости нагревания, используют для вычисления времени, необходимого для достижения 50% степени превращения, при выбранной температуре.

4.6 Образец выдерживают при выбранной температуре в течение вычисленного времени.

4.7 Выдержанный образец помещают в дифференциальный сканирующий калориметр и регистрируют площадь пика реакции. Полученное значение площади пика сравнивают с площадью пика реакции исходного образца с проведением ДСК-эксперимента при тех же условиях.

4.8 Если нормированная площадь, полученная для образца после выдержки, составляет приблизительно половину от площади для исходного образца, то кинетические величины для выбранной температуры подтверждаются.

     5 Оборудование и материалы

5.1 Используемое в данном стандарте оборудование должно регистрировать количественные изменения энтальпии в зависимости от времени t или температуры T, должно быть линейно программируемым и иметь возможности проводить измерения в различных продувочных газообразных средах. Термочувствительный элемент прибора не должен непосредственно контактировать с образцом.

5.2 Дифференциальный сканирующий калориметр

5.2.1 Измерительная ячейка калориметра включает в себя:

- печь, обеспечивающую равномерное контролируемое нагревание (охлаждение) образца для испытаний и образца сравнения до выбранной температуры с постоянной скоростью в пределах применимого для данного стандарта диапазона температур;

- датчик температуры, обеспечивающий индикацию температуры образца/печи с разрешением до ±0,1 K;

- дифференциальный датчик для определения дифференциального теплового потока между образцом для испытаний и образцом сравнения, соответствующего 10 мкВт;

- устройства для создания и поддержания атмосферы в измерительной ячейке калориметра в виде инертного продувочного газа, подающегося со скоростью от 10 до 50 мл/мин.

Примечание - Обычно, если процесс окисления в воздухе является проблемой, используется азот, аргон или гелий с чистотой более 99%. Рекомендуется использовать сухой продувочный газ, особенно для работы при пониженной температуре, за исключением случаев, когда необходимо исследовать влияние влажности.

5.2.2 Терморегулятор, который способен создавать и поддерживать в выбранном диапазоне температур конкретную температурную программу в измерительной ячейке калориметра при фиксированной скорости изменения температуры (от 0,5 до 10 K/мин с точностью задания ±0,1 K/мин) или в изотермическом режиме с заданием температуры с точностью ±0,1 K.

5.2.3 Устройство сбора данных, обеспечивающее получение, хранение и отображение измеренных или рассчитанных сигналов, или и тех и других. В минимальный набор выходных сигналов, требующихся для дифференциальной сканирующей калориметрии, входят тепловой поток, температура и время.

5.3 Тигли с крышками и т.д., которые инертны по отношению к материалу образца для испытаний и образца сравнения и имеют подходящую форму и монолитность, чтобы вмещать образец для исследований и образец сравнения в соответствии с конкретными требованиями данного стандарта.

5.4 Весы с максимальным пределом взвешивания как минимум 100 мг для взвешивания образцов, тиглей с крышками и т.д. или их совместных сборок с точностью до 0,010 мг.

5.5 Вспомогательное оборудование для проведения данных испытаний при температуре ниже температуры окружающей среды: система охлаждения, которая может быть напрямую объединена через терморегулятор с печью для ускорения охлаждения измерительной ячейки от повышенных температур, для обеспечения постоянных скоростей охлаждения, для поддержания изотермического режима при пониженных температурах или для комбинаций выбранных режимов.

     6 Подготовка к проведению испытаний

6.1 Образец для испытаний

6.1.1 Образец для испытаний должен быть маленького размера для минимизации температурных градиентов внутри образца. Как правило, приемлемый результат получается при массе навески, которой соответствует максимальное выделение теплоты менее 8 мДж/с.

6.1.2 Образцы для испытаний должны являться представительной пробой по отношению к исследуемому материалу, при этом должен обеспечиваться приемлемый термический контакт между образцом и контейнером (см. рисунки 1, 2).

     

1 - герметичная крышка; 2 - диск 75х5,9 мм; 3 - герметичный тигель; 4 - образец

Рисунок 1 - План сборки для обеспечения приемлемого термического контакта образца с тиглем

6.1.3 Тигли с крышками для образцов должны быть инертными по отношению к образцу или продуктам реакции.

6.1.4 В качестве образца сравнения, как правило, используют пустой тигель или тигель, заполненный инертным материалом.

     
Рисунок 2 - Тигель для образца в сборе

6.1.5 В случае исследования образцов с существенной летучестью в пределах интересующего диапазона температур для предотвращения влияния испарения и потерь массы непрореагировавшего материала могут потребоваться герметично завальцованные тигли или тигли высокого давления, или и то и другое.

6.1.6 Среда, окружающая образец при измерении, должна точно воспроизводить условия его использования.

6.2 Калибровка

6.2.1 Выполняют все процедуры калибровки, рекомендованные производителем, согласно описанию в руководстве пользователя.

6.2.2 Калибруют сигналы теплового потока по ГОСТ Р 55134-2012 (пункт 8.4), пользуясь таким же тиглем для образца, который будет использован в последующих кинетических испытаниях.

Для калибровки продолжительности измерения в изотермическом режиме используют секундомер или таймер с возможностью измерять длительность временного промежутка не менее 3 ч (10800 с), разрешением не менее 0,1 с и погрешностью не более 1,5 с в день. Измеряют соответствие времени отсчитываемым прибором и секундомером для двух точек: первая от - 6 до 10 с, вторая для - 10000 с. По полученным значениям находят калибровочный коэффициент S, связывающий время секундомера (t) со временем калориметра () выражением: . Полученный коэффициент S используют для корректировки длительности измерений на калориметре в изотермическом режиме.

Примечание - Данный пункт используется в связи с исключением ссылок на стандарт ASTM Е1860.

6.2.3 Проводят калибровку по температуре для скорости нагревания 10 K/мин по ГОСТ Р 55134-2012 (пункт 8.3), пользуясь таким же тиглем для образца для испытаний, который будет использован в последующих кинетических испытаниях.

6.2.4 Поправку для калибровки температуры при других скоростях нагревания определяют путем проведения измерения резко плавящегося стандартного образца (например, чистого индия) при интересуемых скоростях нагревания, фиксируя отклонения известной температуры плавления в зависимости от скорости.

Примечание - Подобная таблица значений поправок для калибровки температуры, однажды вычисленных для определенного прибора и тигля, может использоваться для проведения последующих экспериментов после температурной калибровки на скорость нагревания 10 K/мин по 6.2.3.

6.2.5 Термическое сопротивление измерительной ячейки прибора определяется путем измерения температурного лага, наблюдаемого при плавлении стандартного образца чистого металла (приведено в приложении А, рисунок 2).

     7 Проведение испытаний

7.1 Используют образец для испытаний массой 5 мг или меньше для определения подходящих размеров образца и значений стартовой температуры.

7.2 Помещают образец для испытаний и образец сравнения в измерительную ячейку калориметра. Используют образцы размерами, рекомендованными в 6.1.1.

7.3 Задают температурную программу со скоростью нагревания от 1 до 10 K/мин со стартовой температуры, лежащей как минимум на 50 K ниже первого наблюдаемого отклонения от базовой линии вследствие экзотермического пика.

7.4 Фиксируют сигнал дифференциального теплового потока в зависимости от температуры. Продолжают нагрев до момента регистрации максимума интересующего пика.

7.5 Повторяют операции, описанные в 7.2-7.4, при различных скоростях нагревания между 1 и 10 K/мин.

Примечания

1 Рекомендуется проводить минимум четыре измерения при скоростях нагревания между 1 и 10 K/мин.

2 Базовые линии ДСК-кривых должны быть выровнены для минимизации ошибки при изменении максимума пика.

     8 Обработка результатов

8.1 Значения температуры максимума пика реакции корректируют с учетом нелинейности температурной шкалы, изменений скорости нагрева и термической инерции, как приведено в приложении А.

8.2 Строится график зависимости ( - скорость нагрева, K/мин) от 1/T (T - скорректированная температура максимума пика, К). С использованием метода наименьших квадратов рассчитывают и строят через эти точки прямую линию с максимальным коэффициентом корреляции. Тангенс наклона полученной прямой принимают в качестве значения .

8.2.1 Для расчета тангенса наклона т с использованием метода наименьших квадратов используют формулу

,                                                    (1)


где n - число измерений;

- значение логарифма скорости нагревания;

- обратная абсолютная температура максимума пика, выраженная в K.

8.2.2 Коэффициент корреляции r вычисляют по формуле

.                             (2)


Примечание - Данный пункт используется в связи с исключением ссылок на стандарт ASTM Е1970.

8.3 Приблизительное значение энергии активации Е, Дж/моль, вычисляют по формуле

,                                                             (3)


где R - универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль·K)].

8.4 Уточняют значение Е следующим образом:

- вычисляют приблизительное значение E/(R·Т);

- находят соответствующее значение D по таблице 1.


Закупки не найдены
Свободные
Р
Заблокированные
Р
Роль в компании Пользователь

Для продолжения необходимо войти в систему

После входа Вам также будет доступно:
  • Автоматическая проверка недействующих стандартов в закупке
  • Создание шаблона поиска
  • Добавление закупок в Избранное