TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9565: 2013 iso 11667: 1997

TCVN 9565:2013

ISO 11667:1997

CHẤT DẺO GIA CƯỜNG SỢI - HỢP CHẤT ĐÚC VÀ PREPREG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHỰA, SỢI GIA CƯỜNG VÀ CHẤT ĐỘN - PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN

TCVN 9565:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 11667:1997.

TCVN 9565:2013 do Tiểu ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC61/SC13 Composite và sợi gia cường biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
CHẤT DẺO GIA CƯỜNG SỢI - HỢP CHẤT ĐÚC VÀ PREPREG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHỰA, SỢI GIA CƯỜNG VÀ CHẤT ĐỘN - PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN

Fibre-reinforced plastics - Moulding compounds and prepregs - Determination of resin, reinforced-fibre and mineral-filler content - Dissolution methods

CẢNH BÁO: Những người sử dụng tiêu chuẩn này phải có kinh nghiệm làm việc trong phòng thí nghiệm thông thường. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề an toàn, nếu có liên quan khi sử dụng tiêu chuẩn. Người sử dụng tiêu chuẩn phải có trách nhiệm thiết lập các biện pháp an toàn và bảo vệ sức khỏe phù hợp và tuân theo các quy định hiện hành của pháp luật.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định hai phương pháp hòa tan để xác định hàm lượng của nhựa, sợi gia cường và chất độn của hợp chất đúc và prepreg:

Phương pháp A: Trích ly bằng Soxhlet. Trong trường hợp có tranh chấp, phương pháp này là phương pháp đối chứng.

Phương pháp B: Trích ly bằng cách ngâm trong một cốc dung môi. Phương pháp này sử dụng thiết bị đơn giản nên phù hợp với việc sử dụng làm phép thử đảm bảo chất lượng.

Tiêu chuẩn này áp dụng được cho các loại vật liệu sau đây:

- prepreg làm từ sợi, roving (sợi không bện), băng và vải;

- hợp chất đúc SMC, BMC và DMC.

Thông thường, các sợi gia cường được xử lý bề mặt. Các chất xử lý bề mặt thường hòa tan cùng với nhựa và do đó có trong hàm lượng nhựa.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các loại chất dẻo gia cường sau:

- các chất dẻo có chứa chất gia cường có thể hòa tan (hoặc hòa tan một phần) trong các dung môi sử dụng để hòa tan nhựa;

- các chất dẻo có nhựa đóng rắn một phần hoặc hoàn toàn và do đó không hòa tan hoàn toàn trong dung môi hữu cơ.

CHÚ THÍCH: Đối với nhựa đã đóng rắn có thể sử dụng ISO 1172:1996, Textile-glass-reinforced plastics - Prepregs, moulding compounds and laminates - Determination of the textile-glass and mineral-filler content - Calcination methods, may be used where the resin is cured (Chất dẻo gia cường sợi thủy tinh dệt - Prepregs, hợp chất đúc và laminate - Xác định hàm lượng vật liệu sợi thủy tinh dệt và chất độn - Phương pháp nung).

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

ISO 291:1997 ¹⁾, Plastics - Standard atmospheres for conditioning and testing (Chất dẻo - Môi trường chuẩn để điều hòa và thử).

ISO 472:1988 ²⁾, Plastics - Vocabulary (Chất dẻo - Từ vựng).

ISO 4793:1980, Laboratory sintered (fritted) filters - Porosity grading, classification and designation (Phễu lọc sử dụng trong phòng thử nghiệm - Cấp lọc, phân loại và ký hiệu).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng thuật ngữ, định nghĩa sau

Đơn vị thương mại nhỏ nhất có được của một sản phẩm nhất định.

4. Nguyên tắc

Hàm lượng vật liệu không hòa tan (sợi gia cường và chất độn) nhận được bằng cách đo sự chênh lệch khối lượng của mẫu thử trước và sau khi trích ly bằng dung môi dưới các điều kiện xác định.

Phần hòa tan (nhựa) được trích ly bằng thiết bị Soxhlet (phương pháp A) hoặc bằng cách ngâm trong cốc (phương pháp B).

Khi vật liệu thử chứa chất độn, thực hiện việc phân tách sợi và chất độn bằng phản ứng của chất độn với axit clohydric (phương pháp A) hoặc lọc liên tục không dùng axit (phương pháp B).

Từ các khối lượng trước và sau khi hòa tan và sau khi phản ứng với axit hoặc lọc có thể tính toán được hàm lượng sợi gia cường, nhựa và chất độn.

5. Lấy mẫu

Hai mẫu thử phải đủ, miễn là sự chênh lệch giữa các giá trị thu được là 5 % hoặc ít hơn. Nếu không đạt được thì phải thử mẫu thứ ba, càng giống hai mẫu kia càng tốt.

6. Chuẩn bị mẫu thử

Trừ khi có quy định khác, nên cắt mẫu thử theo hình dạng phù hợp để có thể đặt vừa vào ống của thiết bị Soxhlet hoặc cốc trích ly.

Khối lượng nên nằm trong khoảng từ 2 g đến 20 g.

CHÚ THÍCH: Đối với SMC, BMC và DMC được thử theo phương pháp B, có thể sử dụng mẫu thử lớn hơn nếu mẫu đó mang tính đại diện hơn cho vật liệu.

Trong trường hợp hợp chất đúc và prepreg có chứa các dung môi hoặc monome tự do, phải cẩn thận tránh làm thất thoát các chất dễ bay hơi. Các vật liệu có chứa monome tự do không nên để hở quá 5 min trước khi tiến hành thử. Đối với SMC, không được lấy lớp màng bảo vệ ra khỏi mẫu phòng thí nghiệm hoặc mẫu thử nghiệm cho đến khi tiến hành thử. Tất cả mẫu prepreg và hợp chất đúc thử trong phòng thử nghiệm, bao gồm cả SMC phải được bọc kín trong một túi chất dẻo không thấm hơi nước ngay sau khi lấy mẫu phòng thí nghiệm.

7. Phương pháp thử - Quy định chung

Phương pháp dùng để hòa tan nhựa phụ thuộc vào độ chính xác của kết quả do người yêu cầu thử đề nghị. Quy trình tách riêng sợi gia cường khỏi chất độn của hai phương pháp là khác nhau.

Phương pháp này yêu cầu khối lượng của tất cả các mẫu thử phải đạt đến giá trị không đổi bằng cách lặp đi lặp lại quy trình sấy khô, hòa tan và cân cho đến khi giá trị cân của hai lần liên tiếp chênh lệch nhỏ hơn 1 mg. Tuy nhiên, trong các trường hợp thử vật liệu đã biết, cho phép xác định bằng kinh nghiệm số lần hòa tan và sấy khô tối thiểu đến khi đạt được khối lượng không đổi.

8. Phương pháp A: Trích ly bằng thiết bị Soxhlet

8.1. Thuốc thử

Dung môi sử dụng phải trích ly được hoàn toàn tất cả các nhựa ra khỏi mẫu thử.

Dung môi phù hợp với các loại nhựa thông thường gồm:

Diclometan;

Axeton;

Metyl etyl keton (butan-2-one);

Có thể sử dụng dung môi khác nếu có thể trích ly được hoàn toàn.

8.2. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ phòng thí nghiệm thông thường và thiết bị, dụng cụ sau:

8.3. Cách tiến hành

Đối với từng mẫu thử, tiến hành như sau:

8.3.1. Chuẩn bị ống trích ly

Sấy khô ống trích ly trong tủ sấy (8.2.5) ở 105 °C ± 3 °C trong 1 h.

Để nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm (8.2.4).

Cân bằng cân (8.2.1) chính xác đến 1 mg. Tiếp tục quá trình cho đến khi khối lượng không đổi (xem Điều 7) và ghi lại khối lượng là m₁ tính theo gam.

Sử dụng dụng cụ cắt (8.2.3), cắt mẫu thử thành các miếng có kích thước thích hợp và đặt vào trong ống (xem 8.2.2), cẩn thận để không làm mất các mảnh vụn. Cân toàn bộ cốc chính xác đến 1 mg. Ghi lại khối lượng là m₂ tính theo gam.

Đặt ống và các chất vào trong xiphon của thiết bị trích ly (8.2.2). Lắp ống sinh hàn, ống xiphon và bình thủy tinh với nhau và thêm vào một lượng metyl etyl keton hoặc dung môi khác thích hợp (xem 8.1) hoặc theo quy định trong yêu cầu của vật liệu.

Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt của bếp đun sao cho tốc độ chảy qua xiphon đủ để đảm bảo trích ly hoàn toàn nhựa trong 1 h.

Tiến hành phép thử trong thời gian này hoặc theo như quy định trong yêu cầu riêng của vật liệu.

Lấy ống và các chất ra. Sấy khô trong tủ sấy và để nguội trong bình hút ẩm. Cân chính xác đến 1 mg. Tiếp tục quá trình cho đến khi khối lượng không đổi (xem Điều 7) và ghi lại khối lượng là m₃ tính theo gam.

Đối với vật liệu không có chất độn, khối lượng m₃ được sử dụng để xác định hàm lượng sợi gia cường.

Đối với vật liệu có chứa chất độn, thì sợi gia cường và chất độn phải được tách riêng trước khi sử dụng quy trình nêu trong 8.4.

8.4. Tách sợi gia cường ra khỏi chất độn

8.4.1. Thuốc thử

8.4.1.1. Axit clohydric, nồng độ 35 % (V/V), loại thương mại.

8.4.1.2. Etanol.

8.4.1.3. Hỗn hợp axit cromic, để làm sạch. Thành phần được khuyến cáo: 7 g natri dicromat trong 100 ml axit sunphuric đậm đặc.

8.4.2. Thiết bị, dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ quy định trong 8.2 và:

Đối với từng mẫu thử, tiến hành như sau:

Trước khi thử, làm sạch từng phễu lọc (8.4.2.2) bằng cách xúc rửa trong hỗn hợp axit cromic (8.4.1.3). Sau đó tráng bằng nước ấm và etanol (8.4.1.2). Đặt phễu lọc lên bình hút lọc (8.4.2.4) và hút. Đặt phễu lọc vào trong tủ sấy ở 105 °C ± 3 °C và sấy cho đến khi đạt được khối lượng không đổi (xem Điều 7). Ghi lại khối lượng là m₈ tính theo gam.

Cho vào cốc 250 ml (8.4.2.3) một lượng axit clohydric với tỷ lệ 5 ml trên 1 gam cặn còn lại sau khi hòa tan nhựa.

Dùng đũa thủy tinh (8.4.2.1) cho từ từ cặn vào trong cốc đựng axit. Khuấy cẩn thận để tất cả các cặn phản ứng với axit, đảm bảo các bọt tạo ra do phản ứng giữa axit với các chất độn cacbonat không bị bắn tung lên.

Khi không còn bọt sinh ra, rửa ống trích ly bằng nước, rồi đổ vào cốc 250 ml. Lặp lại nếu cần cho đến khi cặn được chuyển hết vào cốc.

Thêm 50 ml nước vào cốc.

Đặt phễu lọc, đã được sấy khô và cân trước (m₈) lên trên bình hút và hút.

Đổ từ từ dịch axit phía trên sang phễu lọc.

Rửa sợi gia cường còn ở trong cốc bằng nước rồi đổ lên phễu lọc, sau đó rửa bằng etanol trong khi vẫn khuấy bằng đũa thủy tinh. Đổ etanol này vào phễu lọc. Lặp lại quá trình này bốn hoặc năm lần cho đến khi sợi được làm sạch hoàn toàn.

Chuyển sợi này vào phễu lọc bằng đũa thủy tinh và xịt rửa bằng tia etanol.

Rửa hai lần bằng etanol.

Sấy khô phễu lọc trong tủ sấy đến khối lượng không đổi.

Để nguội trong bình hút ẩm và cân. Ghi khối lượng là m₉ tính theo gam.

Quy trình mô tả trong Phụ lục A có thể được sử dụng khi chiều dài sợi lớn hơn hoặc bằng 12 mm. Quy trình thay thế này cũng có thể được dùng khi có yêu cầu phương pháp thử nhanh. Tuy nhiên, quy trình nêu trong 8.4.3.2 luôn luôn là phương pháp đối chứng.

8.4.3.3. Tách sợi gia cường khỏi chất độn khi chất độn không hòa tan hoàn toàn trong axit clohydric

Khi chất độn không hòa tan trong axit clohydric còn lại trên phễu lọc sau khi lọc, để xác định khối lượng m₉, tiếp tục như sau:

Sử dụng các kẹp (8.4.2.5) lấy tất cả các sợi lên phễu lọc.

Cân lại phễu lọc cùng với chất độn không hòa tan ở trên đó.

Ghi lại khối lượng là m₁₀ tính theo gam.

CHÚ THÍCH: Nếu các sợi gia cường cực ngắn thì không thể tách chúng ra khỏi chất độn bằng tay được. Trong trường hợp đó, phương pháp này không cho kết quả chính xác khi đo hàm lượng sợi gia cường và hàm lượng chất độn, do đó chỉ có thể xác định hàm lượng kết hợp giữa chất độn và sợi.

8.5. Phương pháp tính toán và biểu thị kết quả

8.5.1. Tính toán hàm lượng nhựa

Đối với từng mẫu thử, hàm lượng nhựa MR, biểu thị bằng phần trăm khối lượng ban đầu được tính toán theo công thức sau:

Trong đó

CHÚ THÍCH: Trong công thức (1), hàm lượng chất dễ bay hơi và tất cả các chất xử lý bề mặt có trên sợi gia cường được tính cả trong hàm lượng nhựa.

Nếu kết quả của hai lần xác định khác nhau nhiều hơn 5 %, tiến hành xác định thêm mẫu thứ ba, được lấy từ cùng vị trí lấy mẫu trong đơn vị cơ sở hoặc mẫu phòng thí nghiệm (xem Điều 5).

8.5.2. Tính toán hàm lượng sợi gia cường và chất độn

Trong trường hợp không có chất độn, hàm lượng sợi gia cường MFT, biểu thị bằng phần trăm khối lượng ban đầu được tính toán theo công thức sau:

Trong đó

CHÚ THÍCH: Nếu có tồn tại chất độn nhưng không được tách ra khỏi sợi thì hàm lượng tổng của sợi và chất độn được tính bởi MFT.

Trong đó

Tính hàm lượng chất độn MFM, biểu thị bằng phần trăm khối lượng ban đầu theo công thức sau:

Trong trường hợp khi chất độn không hòa tan trong axit clohydric còn lại trên phễu lọc sau khi lọc, thay m₈ trong phương trình (3) và (4) bằng m₁₀, trong đó m₁₀ là khối lượng của phễu lọc khô cộng với chất độn chưa hòa tan, tính bằng gam.

Nếu kết quả của hai lần xác định khác nhau nhiều hơn 5 % thì tiến hành xác định thêm với mẫu thử thứ ba được lấy từ cùng vị trí lấy mẫu trên đơn vị cơ sở hoặc mẫu phòng thí nghiệm (xem Điều 5).

Biểu thị kết quả của phép thử là giá trị trung bình của hai (hoặc nhiều) lần xác định riêng rẽ.

9. Phương pháp B: Trích ly bằng cách ngâm trong cốc dung môi

9.1. Thuốc thử

Dung môi sử dụng phải trích ly được hoàn toàn tất cả các nhựa ra khỏi mẫu thử.

Dung môi phù hợp với các loại nhựa thông thường gồm:

Diclometan;

Axeton;

Etanol.

9.2. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ thông thường và các thiết bị, dụng cụ sau.