ГОСТ Р 57268.1-2016
(ИСО 16014-1:2012)

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии

Часть 1

Основы метода

Polymer composites. Determination of average molecular mass and molecular mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography. Part 1. General principles

ОКС 13.220.40

Дата введения 2017-07-01

     

Предисловие

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

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 16 ноября 2016 г. N 1699-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16014-1:2012* "Пластмассы. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 1. Основные принципы" (ISO 16014-1:2012 "Plastics - Determination of average molecular mass and molecular mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography - Part 1: General principles", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей), включенных в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации и выделенных 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 "**". - Примечания изготовителя базы данных.   

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

В настоящем стандарте ссылки на стандарты: ИСО 472, ИСО 16014-2, ИСО 16014-3, ИСО 16014-4 и ИСО 16014-5 заменены ссылками на соответствующие национальные и межгосударственные стандарты.

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

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

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 ежемесячного 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

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты и устанавливает общие требования к определению средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии (ЭХ). Расчет средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения проводят по калибровочной кривой, построенной с использованием стандартных образцов молекулярной массы по одному из методов эксклюзионной хроматографии, описанных в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3, ГОСТ Р 57268.4 или по методу эксклюзионной хроматографии с применением детектирования по рассеянию света (ЭХ-ДРС), описанному в ГОСТ Р 57268.5.

Настоящий стандарт допускается также применять для определения средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения растворимых фракций или полимерных компонентов других полимер-содержащих объектов, например пластмасс и резин (см. приложение А).

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 57268.2-2016 (ИСО 16014-2:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 2. Калибровка системы

ГОСТ Р 57268.3-2016 (ИСО 16014-3:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 3. Низкотемпературный метод

ГОСТ Р 57268.4-2016 (ИСО 16014-4:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 4. Высокотемпературный метод

ГОСТ Р 57268.5-2016 (ИСО 16014-5:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 5. Метод детектирования по рассеянию света

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

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 эксклюзионная хроматография; ЭХ (size-exclusion chromatography): Хроматографический метод, основанный на разделении молекул по гидродинамическому объему путем их пропускания через колонку, заполненную пористым неадсорбирующим материалом с размером пор, близким по размеру к разделяемым молекулам.

Примечание - В случае, когда неподвижная фаза является гелем, допускается также использовать термин "гель-проникающая хроматография" (ГПХ), однако применение термина "эксклюзионная хроматография" (ЭХ) предпочтительно.

3.2 детектирование по рассеиванию света; ДРС (light-scattering detection): Метод определения массы или размера молекул растворенного полимера с помощью измерения рассеянного ими света.

3.3 молекулярная масса (Нрк. молекулярный вес) (molecular mass): Сумма масс атомов молекулы полимера.

3.4 средняя молекулярная масса (average molecular mass): Усредненное значение молекулярной массы для полидисперсного полимера.

Примечание - В зависимости от способа усреднения выделяют несколько основных видов средней молекулярной массы: среднечисловую , среднемассовую , средневязкостную и z-среднюю , определяемые по формулам:

;                                                            (1)

     
;                                                (2)

     
;                                           (3)

     
,                                                 (4)

где - количество молекул вида с молекулярной массой ,

- показатель степени экспоненты в уравнении Марка-Куна-Хаувинка.

3.5 элюент (подвижная фаза): Растворитель или смесь растворителей, пропускаемые через хроматографическую колонку для разделения испытуемой смеси на компоненты.

3.6 сорбент (неподвижная фаза): Наполнитель хроматографической колонки, позволяющий разделять компоненты образца за счет их различного удерживания в процессе испытания.

3.7 стандартные образцы молекулярной массы: Вещества с известной молекулярной массой, использующиеся для построения калибровочной кривой для хроматографической системы в режиме эксклюзионной хроматографии.

     4 Сущность метода

Готовят разбавленный раствор пробы образца полимера путем его растворения в подходящем растворителе. Полученный раствор вводят в подвижную фазу и пропускают через колонку для эксклюзионной хроматографии (ЭХ), заполненную специально подготовленным пористым неадсорбирующим материалом в виде мелких частиц. По мере прохождения молекул образца через хроматографическую колонку они отделяются друг от друга в соответствии с различиями в их молекулярных массах или в размерах их молекул (т.е. их гидродинамических объемах). При этом молекулы большего размера не могут проникать в небольшие поры и поэтому характеризуются более низкими временами выхода по сравнению с молекулами меньшего размера, которые в такие поры проникать способны. Концентрацию полимера на выходе из хроматографической колонки непрерывно контролируют с помощью концентрационного детектора (в случае применения метода ЭХ-ДРС дополнительно присоединяют детектор по рассеянию света) и регистрируют в виде эксклюзионной хроматограммы.

Одной из основных особенностей метода ЭХ, позволяющей рассчитать среднюю молекулярную массу полимера и его молекулярно-массовое распределение, является взаимосвязь между временем выхода и размером молекулы полимера (ее гидродинамическим объемом) или характеристической вязкости полимера и его молекулярной массы М. Эта зависимость была экспериментально подтверждена для многих типов полимеров, имеющих конформацию статистического клубка (безотносительно их химической природы, степени разветвленности, состава и регулярности их структуры).

В случае использования методов, описанных в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4, молекулярную массу, соответствующую каждому времени выхода на хроматограмме, определяют по калибровочной кривой, построенной с помощью стандартных образцов молекулярной массы с узким молекулярно-массовым распределением. При использовании метода ЭХ-ДРС, описанного в ГОСТ Р 57268.5, применяют калибровочную кривую, построенную с помощью значений абсолютных молекулярных масс, соответствующих временам выхода стандартных образцов молекулярной массы. Среднюю молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение неизвестного полимера рассчитывают по совокупности данных по молекулярным массам и концентрациям, соответствующих всем временам выхода на хроматограмме. Для увеличения интервала определяемых значений молекулярной массы для испытания образцов полимеров часто используют серию из нескольких последовательно соединенных хроматографических колонок.

     5 Реактивы

5.1 Элюент (подвижная фаза)

Элюент не должен содержать твердых примесей и веществ, способных реагировать с полимером или мешать его детектированию. Для предотвращения процессов разрушения элюента, агрегации молекул полимера, его адсорбции на неподвижной фазе (сорбенте) или других целей допускается использовать добавки в подвижную фазу, например антиоксиданты и соли. Также в методах, описанных в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4, в целях изменения растворимости, показателя преломления или снижения общей стоимости допускается использовать подвижные фазы смешанного состава. Однако при использовании метода ЭХ-ДРС подвижные фазы смешанного состава использовать не следует, поскольку полимер селективно поглощает их компоненты, что приводит к ошибочным результатам.

5.2 Реактив для оценки качества хроматографической колонки

Низкомолекулярное соединение, использующееся для определения числа теоретических тарелок, коэффициента асимметрии и разрешения хроматографической колонки (или их серии).

5.3 Стандартные образцы молекулярной массы

Методы, описанные в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4, относят не к абсолютным, а к относительным методам испытания, поэтому для расчета из эксклюзионной хроматограммы значений средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения требуется наличие калибровочной кривой. Для ее построения используют стандартные образцы молекулярной массы с узким молекулярно-массовым распределением. Значения и стандартных образцов молекулярной массы определяют любым абсолютным методом, например методом рассеяния света, мембранной осмометрии, осмометрии парового давления, ультрацентрифугирования или с помощью определения содержания концевых групп. Полидисперсность рассчитывают путем деления соответствующих абсолютных значений и . Полидисперсность используемых стандартных образцов молекулярной массы не должна превышать:

- молекулярная масса, соответствующая максимуму хроматографического пика, которую допускается также вычислять по формуле

,                                               (5)