ISO/R 960:1969
(Main)Plastics — Determination of the water content in polyamides
Plastics — Determination of the water content in polyamides
Matières plastiques — Détermination de la teneur en eau des polyamides
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IS0
I N TERN AT I ON A L O RG A N IZ AT 1 O N FOR STA N DARD IZ AT1 O N
IS0 RECOMMENDATION
R 960
PLASTICS
DETERMINATION OF THE WATER CONTENT IN POLYAMIDES
1st EDITION
February 1969
COPYRIGHT RESERVED
The copyright of IS0 Recommendations and IS0 Standards
belongs to IS0 Member Bodies. Reproduction of these
documents, in any country, may be authorized therefore only
by the national standards organization of that country, being
a member of ISO.
For each individual country the only valid standard is the national standard of that country.
in Switzerland
Printed
Also issued in French and Russian. Copies to be obtained through the national standards organizations.
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BRIEF HISTORY
The IS0 Recommendation R 960, Plastics - Determination of the water content in polyamides,
was drawn up by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, the Secretariat of which is held by the
American National Standards Institute (ANSI).
Work on this question led to the adoption of a Draft IS0 Recommendation.
i
In March 1967, this Draft IS0 Recommendation (No. 1004) was circulated to all the IS0
Member Bodies for enquiry. It was approved, subject to a few modifications of an editorial nature,
by the following Member Bodies :
Australia
Hungary Romania
Belgium India South Africa, Rep. of
Brazil Iran Spain
Bulgaria Ireland Sweden
Canada Israel Switzerland
Chile Italy Turkey
Czechoslovakia Japan U.A.R.
Finland United Kingdom
Korea, Dem. P. Rep. of
France Netherlands U.S.A.
U.S.S.R.
Germany New Zealand
Poland
Greece
No Member Body opposed the approval of the Draft.
The Draft IS0 Recommendation was then submitted by correspondence to the IS0 Council,
which decided, in February 1969, to accept it as an IS0 RECOMMENDATION.
L
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I SO R ecorn rnenda t ion R 960 February 1969
P LAST I CS
DETERMINATION OF THE WATER CONTENT IN POLYAMIDES
1. SCOPE
1.1 This IS0 Recommendation describes three alternative methods for determining the water
content in polyamides and polyamide copolymers.
1.2 The water content is of importance when evaluating results found with the following methods
of test :
(a) determination of the viscosity number of polyamide resins in dilute solution (see
IS0 Recommendation R 307);
(b) determination of the percentage of extractable materials in polyamides (see IS0
Recommendation R 599);
(c) determination of the viscosity ratio of polyamide in concentrated solution (see IS0
Recommendation R 600).
The knowledge of the water content is also of importance when controlling processes and
converting polyamides.
1.3 The three methods A, B and C differ according to the procedure for isolating water, which is
determined in all cases by the Karl Fischer method.
2. FIELDS OF APPLICATION OF THE THREE METHODS
2.1 Method A is an extraction method using anhydrous methanol.
It is applicable to granules having a maximum size of 4 mm X 4 mm x 3 mm and can be used
for all polyamides and copolymers of polyamides insoluble in methanol.
2.2
Method B is a method of extraction by melting under vacuum.
It may be applied to granules or pieces of mouldings but not to fine powders (particle size
less than 400 pm).
For low water content (less than 0.1 and precise determinations, a correction for the
water of polycondensation should be made.*
This method is not recommended when, during the determination, due to a variation of the
molecular mass, additional water is formed or existing water is bound, except when appropriate
correction can be made.
2.3 Method C is a method of extraction by dissolving in metacresol.
It yields results close to the results obtained by Method A. It has the advantage of not being
connected with polyamide granulation.
*
See KLINE. Analytical chemistry of polymers. Intersc. Pub., 1958, p. 282.
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3. METHOD A - EXTRACTION USING ANHYDROUS METHANOL
3.1 Principle
The granules are extracted with anhydrous methanol and the water extracted is determined by
the Karl Fischer method.
3.2 Reagents
3.2.1 Anhydrous methanol, analytical grade, water content less than 0.1 O/'.
3.2.2 Karl Fischer reagent (see section 6).
3.3 Apparatus
3.3.1 Glass flasks with ground glass or rubber stoppers, 250 ml.
3.3.2 Conical titration flasks, 150 ml, with standard ground necks equipped with stoppers.
3.3.3 Reflux condenser with ground neck to fit on the flasks (3.3.2) and on the tubes (3.3.4).
3.3.4 Straight calcium chloride tubes or other means of drying, with ground joints.
3.3.5 Means for heating the flasks (3.3.2), electrically or by hot air.
3.3.6 Automatically fillingpipettes, 50 ml (see Fig. 1).
3.3.1 Woolf bottles, with two tubes.
3.3.8 Calcium chloride tubes, curved or U-shaped.
3.3.9 Rubber bulb.
3.3.10 Pipette, 10 ml.
3.3.1 1 Calcium chloride desiccator.
3.3.12 Balance, accurate to 0.0001 g.
3.3.13 Apparatus for determining water content by the Karl Fischer method (see section 6).
3.4 Preparation of sample
A representative sample of approximately 100 g should be placed in a perfectly dry 250 ml
glass flask (3.3.1) which should be stoppered immediately with either a ground glass stopper
or a rubber stopper.
3.5 Number of tests and test portions
Two determinations should be carried out for each sample.
Test portions of 10 or 15 g should be used according to the estimated water content.
3.6 Procedure
The apparatus to be used in the determination should be dried thoroughly.
Boil 50 ml of the Karl Fischer reagent for one hour; pour off the reagent and leave the apparatus
to cool to room temperature.
In order to avoid the entrance of moist air, a water bath should not be used.
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Weigh the test portion in a 150 ml ground glass stoppered conical titration flask (3.3.2) to the
nearest 0.001 g. Let M be the mass, in grammes, of this test portion. Measure 50 mi of
anhydrous methanol (3.2.1) with an automatically filling pipette (3.3.6) and add to the
150 ml conical flask containing the test portion. At the same time, add 50 ml anhydrous
methanol (3.2.1) to another conical flask for a blank test. Stopper the flasks.
Keep the stoppered flasks in the desiccator (3.3.11) awaiting the continuation of the test.
Unstopper the flasks and rapidly join them to the reflux condensers (3.3.3) fitted on top with
calcium chloride tubes (3.3.4).
Boil the contents of the conical flasks under reflux for 3 hours and leave for 45 minutes to
cool to room temperature.
Separate the flasks from the condensers and quickly stopper them. Then place them in the
desiccator.
Titrate the contents of each flask with the Karl Fischer reagent as indicated in section 6.
4. METHOD B - EXTRACTION BY MELTING UNDER VACUUM
4.1 Principle
The polyamides are melted under vacuum at a temperature approximately 30 "C above
their melting point and the amount of water collected is determined by the Karl Fischer
method.
4.2 Reagents
4.2.1 Methanol containing less than 0.1 O/,, water.
4.2.2 Karl Fischer reagent (see section 6).
4.3 Apparatus
4.3.1 Vacuum melting unit (capable of maintaining a pressure of 4 mmHg absolute or less).
A four-directional unit given as an example is made up of the following parts (see Fig. 2;
the reference letters are taken from the figure) :
Heating block made up of an insulated aluminium cylinder equipped with an electric
heating collar having approximately 800 W power and standing 160 mm high. The
temperature of the cylinder is adjusted to approximately 30 "C above the melting
point of the test resin as determined by the method described in IS0 Recommenda-
tion R . . . *, Plastics - Determination of the melting point of polyamides, and
maintained within f 5 OC. This cylinder, which is 200 mm in height and 160 mm in
diameter, has a centre hole for a thermometer to be installed, and four holes 170 mm
deep, 25 mm in diameter, and spaced at regular intervals in relation to its vertical axis.
Four traps (P) in 6 mm X 8 mm U-shaped glass tubes in accordance with Figure 2.
These parts are inserted in a 1 litre Dewar flask containing a mixture of methanol or
acetone and carbon dioxide snow (making it possible to obtain a temperature of
approximately -78 OC).
Rubber vacuum tubing.
Twoglass stopcocks (RI and R2), for each direction.
Four heat-proof 24/40 internally ground glass tubes (A), 22 mm in diameter and
220 mm over-all length (tube plus ground portion), to contain the test tubes mentioned
below, and to be inserted in the four holes provided in the cylinder.
Four 24/40 externally ground heat-proof glass fittings (B).
*
At present Draft IS0 Recommendation No. 1218.
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-8- ISO/R 960-1969 (E)
4.3.2 Four glass test tubes, 16 mm in diameter and 160 mm long, which contain the test portions.
4.3.3 Apparatus for producing a pressure less than 4 mmHg in the traps.
4.3.4 Manometer permitting the measurement of this pressure.
4.3.5 Glass flask with ground glass or rubber stopper, 250 ml.
4.3.6 Conical titration flasks, 150 ml, with standard ground necks.
4.3.1 Au tomatic burette.
4.3.8 Hot-air oven giving a temperature of at least 100 OC.
4.3.9 Desiccators capable of containing dl of the glassware needed in the determination
4.3.10 Balance, accurate to 0.0001 g.
4.3.11 Apparatus for determining water content by the Karl Fischer method (see section 6).
4.4 Preparation of test sample
A representative sample of approximately 100 g should be placed in a perfectly dry 250 ml
glass flask (4.3.5), which should be stoppered immediately with either a ground glass stopper
or a rubber stopper.
4.5 Number of tests and test portions
Two determinations should be made.
The test portions used should be
-
10 g when the water content is estimated as less than 0.5
-
2 g when the water content is estimated as higher than 0.5
4.6 Procedure
4.6.1 Depending o
...
RBf. NO : ISO/R 960-1969 (F)
CDU 678.675 : 543.81 : 620.1
IS0
ORGAN I SAT1 ON I NT ERN AT1 ON A LE DE NORM ALIS AT1 ON
RECOMMANDATION IS0
R 960
MATI ÈR ES PLASTIQUES
DÉTERMINATION DE LA TENEUR EN EAU DES POLYAMIDES
ibre EDITION
Février 1969
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations IS0 et des Normes
IS0 est la propriété des Comités Membres de I’ISO. En consé-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normali-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectifs.
Imprimé en Suisse
Ce document est également édité en anglais et en russe. Il peut être obtenu auprès des organisations
nationales de normalisation.
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c
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-3-
HISTORIQUE
La Recommandation ISOlR 960, Matières plastiques - Détermination de la teneur en eau des
polyamides, a été élaborée par le Comité Technique ISO/TC 61, Matières plastiques, dont le Secretariat
est assuré par 1’American National Standards Institute (ANSI).
Les travaux relatifs à cette question aboutirent à l’adoption d’un Projet de Recomman-
L
dation ISO.
En mars 1967, ce Projet de Recommandation IS0 (NO 1004) fut soumis a l’enquête de tous
les Comités Membres de I’ISO. I1 fut approuvé, sous réserve de quelques modifications d’ordre
rédactionnel, par les Comités Membres suivants :
Afrique du Sud, Rép. d’ Pologne
France
R.A.U.
Allemagne Grèce
Roumanie
Australie Hongrie
Royaume-Uni
Belgique Inde
Suède
Brésil Iran
Suisse
Bulgarie Irlande
Tchécoslovaquie
Canada Israël
Chili Italie Turquie
Corée, Rép. Dem. P. de Japon U.R.S.S.
Espagne Nouvelle-Zélande U.S.A.
Finlande Pays-Bas
Aucun Comité Membre ne se déclara opposé à l’approbation du Projet.
L
Le Projet de Recommandation IS0 fut alors soumis par correspondance au Conseil de 1’1SO
qui décida, en février 1969, de l’accepter comme RECOMMANDATION ISO.
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-5- ISO/R 960-1969 (I
Recommandation IS0 R 960 Février 1969
MATI ÈRES PLASTIQUES
DÉTERMINATION DE LA TENEUR EN EAU DES POLYAMIDES
1. OBJET
1.1 La présente Recommandation IS0 décrit trois méthodes différentes pour la détermination de
la teneur en eau des polyamides et copolymères de polyamides.
1.2 La teneur en eau est une caractéristique importante pour évaluer les résultats trouvés par les
L
méthodes d‘essais suivantes :
a) détermination de l’indice de viscosité des résines polyamides en solution diluée (voir
Recommandation ISO/R 307);
b) détermination du pourcentage de substances extractibles dans les polyamides (voir
Recommandation ISO/R 599);
c) détermination du rapport des viscosités des polyamides en solution concentrée (voir
Recommandation ISO/R 600).
La connaissance de cette teneur en eau est également importante pour les contrôles de fabri-
cation et pour la transformation des polyamides.
1.3 Les trois méthodes A, B, C diffèrent par le procédé utilisé pour séparer l’eau, qui est dosée
dans tous les cas par la méthode de Karl Fischer.
2. DOMAINES D’APPLICATION DES TROIS MÉTHODES
2.1 La méthode A est une méthode par extraction au moyen de méthanol anhydre.
Elle s’applique aux granulés de dimensions maximales 4 mm X 4 mm X 3 mm et peut être
utilisée pour tous les polyamides et copolymères de polyamides insolubles dans le méthanol.
2.2 La méthode B est une méthode par fusion sous vide.
Elle s’applique aux granulés ou aux morceaux provenant d‘objets moulés, mais n’est pas
applicable aux poudres fines (de granulométrie inférieure à 400 pm).
Pour les faibles teneurs en eau (inférieures à 0,l et pour les déterminations précises, il est
nécessaire de faire une correction correspondant à l’eau de polycondensation*.
Cette méthode n’est pas recommandée si, au cours du dosage, en raison d’une variation de
masse moléculaire, de l’eau additionnelle est formée ou de l’eau préexistante se trouve liée, à
moins qu’un facteur de correction approprié puisse être appliqué.
2.3 La méthode C est une méthode par dissolution dans le métacrésol.
Elle donne des résultats voisins de ceux obtenus par la méthode A; elle a l’avantage de n’être
pas liée à la granulométrie du polyamide.
*
Voir KLINE. Analytical chemistry of polymers. Intersc. Pub., 1958, p. 282.
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-6- ISO/R 960-1969 (i
3. MÉTHODE A - EXTRACTION AU MOYEN DU MÉTHANOL ANHYDRE
3.1 Principe
Extraction des granulés par le méthanol anhydre et dosage de l’eau extraite par la méthode de
Karl Fischer.
3.2 Réactifs
3.2.1 Méthanol anhydre de pureté analytique, contenant moins de O,] ‘Io d’eau.
3.2.2 Réactifde Karl Fischer (voir chapitre 6).
3.3 Appareillage
3.3.1 Flacons en verre de 250 ml avec bouchon émeri ou bouchon de caoutchouc.
3.3.2 Fioles coniques de titrage de 150 ml avec rodage émeri normalisé, munies de bouchon.
3.3.3 Réfigerant à reflux, avec rodage émeri, pouvant s’adapter aux fioles (3.3.2) et aux tubes
(3.3.4).
3.3.4 Tubes à chlorure de calcium ou autres moyens de séchage valable, droits, avec rodage émeri.
3.3.5 Moyen de chauffage des fioles (3.3.2), électrique ou par air chaud
3.3.6 Pipettes à remplissage automatique de 50 ml (voir Fig. 1).
3.3.7 Flacons tubules de Woolf à deux tubulures.
3.3.8 Tubes à chlorure de calcium courbés ou en U.
3.3.9 Poire en caoutchouc.
3.3.10 Pipette de 10 ml.
3.3.1 1 Dessiccateur à chlorure de calcium.
3.3.12 Balance, précise a 0,0001 g.
3.3.13 Appareillage pour le dosage de l’eau par la méthode de Karl Fischer (voir chapitre 6).
3.4 Préparation de l’échantillon
Placer un échantillon représentatif d’environ 100 g dans un flacon en verre de 250 ml (3.3.1).
parfaitement sec. Boucher immédiatement le flacon soit avec un bouchon émeri, soit avec un
bouchon de caoutchouc.
3.5
Nombre d’essais et prises d’essais
Effectuer deux déterminations par échantillon.
Opérer sur des prises d’essais de 1 O ou 15 g, selon la teneur présumée en eau.
3.6 Mode opératoire
L‘appareillage utilisé pour la détermination doit être séché soigneusement.
Faire bouillir, pendant 1 heure, 50 mi de réactif de Karl Fischer; vider le réactif et laisser
refroidir l’appareillage a la température ambiante.
Ne jamais utiliser un bain-marie pour le chauffage, afin d’éviter l’entrée d’air humide.
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-7- ISO/R 960-1969 (FI
Peser la prise d’essai, à 0,001 g près, dans une fiole conique de titrage, de 150 mi (3.3.2), que
l’on ferme avec le bouchon émeri. Soit M la masse, en grammes, de cette prise d’essai. Mesurer
50 mi de méthanol anhydre (3.2.1) au moyen d‘une pipette à remplissage automatique (3.3.6)
et les introduire dans la fiole conique de 150 mi contenant la prise d’essai. En même temps,
introduire 50 ml de méthanol anhydre (3.2.1) dans une autre fiole conique pour l’essai à blanc.
Boucher les fioles.
Maintenir les fioles bouchées dans le dessiccateur (3.3.11), en attendant la suite de l’essai.
Déboucher les fioles et les raccorder rapidement aux réfrigérants à reflux (3.3.3) munis, à leur
sommet, de leur tube à chlorure de calcium (3.3.4).
Faire bouillir à reflux, pendant 3 heures, le contenu des fioles coniques et les laisser refroidir
ensuite, pendant 45 minutes, jusqu’à la température ambiante.
Séparer les fioles des réfrigérants et les boucher rapidement. Les placer dans le dessiccateur.
Titrer le contenu de chaque fiole avec le réactif de Karl Fischer, comme indiqué au chapitre 6.
4. MÉTHODE B - FUSION sous VIDE
4.1 Principe
Fusion sous vide des polyamides à une température de 30 OC environ au-dessus de leur point
L
de fusion et dosage de l’eau recueillie par la méthode de Karl Fischer.
4.2 Réactifs
4.2.1 Méthanol contenant moins de 0,l ‘1’ d’eau.
4.2.2 Réactif de Karl Fischer (voir chapitre 6).
4.3 Appareillage
4.3.1 Unité de fision sous vide (capable de maintenir une pression inférieure ou égale a 4 mmHg
absolu).
Une unité à quatre directions, donnée à titre d’exemple, est constituée par les éléments
suivants (voir Fig. 2; les lettres repères correspondent à celles de la figure) :
Bloc chauffant, constitué par un cylindre en aluminium, calorifugé, muni d’un collier
chauffant électrique, d’une puissance d’environ 800 W et de 160 mm de haut. La
température du cylindre est réglée à environ 30 “C au-dessus du point de fusion de
l’échantillon, déterminé selon la méthode décrite dans la Recommandation ISO/R . . .*,
Matières plastiques - Détermination du point de fusion des polyamides, et cette
température est maintenue à k 5 “C près. Ce cylindre, de 200 mm de hauteur et
L
160 mm de diamètre, comporte un trou central pour la mise en place d’un thermo-
mètre et quatre logements de 170 mm de longueur et 25 mm de diamètre, régulière-
ment disposés par rapport à son axe vertical.
Quatre pièges (P) réalisés à partir de tubes de verre en U de 6 mm x 8 mm conformé-
ment à la Figure 2. Ces pièces sont plongées dans un vase de Dewar d’une capacité de
1 litre, qui contient un mélange de méthanol ou d’acétone et de neige carbonique
(permettant d’atteindre une température d’environ -78 OC).
Tuyau à vide en caoutchouc.
Deux robinets en verre (R, et R,) par direction.
Quatre tubes (A) en verre résistant à la chaleur, à rodage femelle 24/40 de 22 mm de
diamètre et 220 mm de longueur totale (tube plus rodage), pouvant contenir les
tubes à essais ci-après et disposés dans les quatre logements prévus dans le cylindre.
Quatre raccords (B) en verre résistant à la chaleur, à rodage mâle 24/40.
*
Actuellement, Projet de Recommandation IS0 NO 1218.
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-8- ISO/R 960-1969 (F
4.3.2 Quatre tubes à essai, en verre, de 16 mm de diamètre et 160 mm de longueur, qui contiennent
les prises d’essais.
4.3.3 Appareil permettant d’obtenir, dans les pièges, une pression inférieure à 4 mmHg.
4.3.4 Manomètre permettant de mesurer cette pression
4.3.5 Flacon en verre de 250 ml avec bouchon émeri ou bouchon de caoutchouc
4.3.6 Fioles coniques de titrage de 150 ml, à rodage normalisé.
4.3.7 Burette automatique.
4.3.8 Etuve Ci air permettant d’atteindre une température au moins égale à 100 OC.
4.3.9 Dessiccateurs pouvant contenir toute la verrerie nécessaire au dosage
4.3.10 Balance, precise à 0,0001 g.
4.3.11 Appareillage pour le dosage de l’eau par la méthode de Karl Fischer (voir chapitre 6).
4.4 Préparation de l’échantillon
Placer un échantillon représentatif d’environ 100 g dans un flacon en verre de 250 ml
(4.3.5), parfaitement sec. Boucher immédiatement le flacon, soit avec un bouchon émeri,
...
Questions, Comments and Discussion
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