DIN 51639-1-2014 Testing of lubricants - Test methods - Part 1 Determination of total base number《润滑剂试验 试验方法 第1部分 总碱值的测定》.pdf

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1、November 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin

2、, gestattet.ICS 75.100!%:=“2235826www.din.deDDIN 51639-1Prfung von Schmierstoffen Prfverfahren Teil 1: Bestimmung der GesamtbasenzahlTesting of lubricants Test methods Part 1: Determination of total base numberssai des lubrifiants Mthodes dessai Partie 1: Determination de lindice de base totalAllein

3、verkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN ISO 3771:1985-04www.beuth.deGesamtumfang 20 SeitenDIN 51639-1:2014-11 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Kurzbeschreibung 4 5 Chemikalien . 4 6 Gerte . 6 7 Titerbestimmung .

4、 7 8 Probenvorbereitung 8 9 Vorbereitung des Elektrodensystems 8 10 Durchfhrung 9 11 Auswertung . 10 12 Angabe der Ergebnisse 11 13 Przision 11 Anhang A (informativ) Beispiele fr Titrationskurven 13 DIN 51639-1:2014-11 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-06-61 AA Prfung von S

5、chmierlen, sonstigen len und Paraffinen“ im Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des DIN-Normenausschusses Materialprfung (NMP) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich,

6、einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN ISO 3771:1985-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Im Anwendungsbereich wurden Arbeitsbereiche fr Frischle und Additivkonzentrate sowie Gebrauchtle unter Angabe der entsprechenden Gesamtbasenzahlbereiche a

7、ufgenommen; b) normative Verweisungen berarbeitet; c) Begriffe aktualisiert; d) nderung des Lsemittelgemisches (chlorfreies Lsemittel); e) nderung Elektrodensystem (Verwendung Einstabmesskette); f) Streichung der Rcktitration; g) Aktualisierung der verwendeten Chemikalien (Lsemittel, Elektrolyt), St

8、reichung von Einstellung und Berechnung; h) unter Gerte wurden automatisierte Systeme hinzugefgt, die Beschreibung der Elektrode aktualisiert, die Brette gestrichen und das Volumen der Titrierbecher gendert; i) Titerbestimmung hinzugefgt; j) Probenvorbereitung aktualisiert; k) Vorbereiten des Elektr

9、odensystems aktualisiert und berprfung der Elektrode mit Pufferlsungen hinzugefgt; l) manuelle Titration durch automatische Titration ersetzt, Gerteparameter hinzugefgt; m) Auswertung aktualisiert; n) Angabe des Ergebnisses aktualisiert; o) Przision aktualisiert; p) Anhang A mit Beispielen fr Titrat

10、ionskurven hinzugefgt. Frhere Ausgaben DIN ISO 3771: 1985-04 DIN 51639-1:2014-11 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung von basischen Bestandteilen in Minerallerzeugnissen durch potenziometrische Titrationen mit Perchlorsure in Ethansure (100 %) fest. Die zu bercksic

11、htigenden Bestandteile mit basischen Eigenschaften schlieen organische und anorganische Basen, wie z. B. Aminoverbindungen, Salze schwacher Suren, z. B. Seifen, basische Salze mehrsuriger Basen und Salze von Schwermetallen ein. Die Anwendung dieses Dokuments sttzt sich auf fundierte Przisionsdaten u

12、nd gibt folgende Arbeitsbereiche vor: Frischle und Additivkonzentrate: Gesamtbasenzahl von 5 mg KOH/g bis 45 mg KOH/g Gebrauchtle: Gesamtbasenzahl von 3 mg KOH/g bis 30 mg KOH/g ANMERKUNG Fr die Zwecke dieses Dokuments wird zur Angabe des Massenanteils einer Substanz der Ausdruck % (m/m)“ verwendet.

13、 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bez

14、ug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN ISO 4259, Minerallerzeugnisse Bestimmung und Anwendung der Werte fr die Przision von Prfverfahren 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gilt der folgende Begriff. 3.1 Gesamtbasenzahl TBN Menge Perchlorsure, angegeben in quivalent

15、er Anzahl Milligramm Kaliumhydroxid (oder in Milliquivalenten Hydroxid je Gramm), die erforderlich ist, alle basischen Bestandteile, die in 1 g Probe enthalten sind, zu neutralisieren, wenn unter den beschriebenen Bedingungen titriert wird 4 Kurzbeschreibung Ein Probenteil wird in einem praktisch wa

16、sserfreien Gemisch von Methylbenzen, 2-Propanon und Ethansure (100 %) gelst und mit einer Standardlsung von Perchlorsure in Ethansure (100 %) mit Hilfe eines Potenzialmessgertes titriert. Bevorzugt wird eine Einstabelektrode (siehe 6.2) benutzt. Die Potenzialablesungen werden gegen die entsprechende

17、n Volumina des Titranten aufgetragen, und der Titrationsendpunkt ist der letzte sinnvolle Wendepunkt in der so erhaltenen Titrationskurve. 5 Chemikalien 5.1 Allgemeines Zur Analyse sind nur analysenreine Chemikalien zu verwenden. Alle Arbeiten, die den Gebrauch der aufgelisteten Chemikalien erforder

18、n, sind in einem gut belfteten Raum, vorzugsweise unter einem Abzug durchzufhren. Grundstzlich muss sich der Anwender vor Aufnahme der Arbeiten ber die jeweils aktuellen DIN 51639-1:2014-11 5 Sicherheitshinweise zum Umgang mit allen hier beschriebenen Chemikalien informieren. Hierzu dienen z. B. die

19、 Sicherheitsdatenbltter der Hersteller. Gleiches gilt auch fr die Entsorgung der Substanzen. 5.2 Ethansure 100 %, C2H4O2ACHTUNG Ethansure (100 %) ist toxisch und fhrt zu Reizungen. 5.3 Ethansureanhydrid, C4H6O3ACHTUNG Ethansureanhydrid ist toxisch und fhrt zu Reizungen. 5.4 Methylbenzen 5.5 2-Propan

20、ol 5.6 2-Propanon 5.7 Tris(hydroxymethyl)-aminomethan (TRIS), C4H11NO3 5.8 Kaliumhydrogenphthalat (KHPh), C8H5KO45.9 Tetraethylammoniumbromidlsung, 0,4 mol/l, Elektrolyt Es muss ein fr die Elektrode geeigneter nichtwssriger Bezugselektrolyt verwendet werden. Ein solcher geeigneter Elektrolyt ist z.

21、B. Tetraethylammoniumbromid (TEABr in Ethylenglykol, 0,4 mol/l). Im Einzelnen sind die Angaben des Herstellers zu beachten. Die Lsung ist gebrauchsfertig kommerziell erhltlich. Alternativ kann sie durch Lsen von TEABr p. a. in Ethylenglykol p. a. hergestellt werden. 5.10 Lithiumchlorid (LiCl), 3 mol

22、/l, Elektrolyt Als Elektrolyt empfehlen Elektrodenhersteller alternativ eine 3 molare Lsung von LiCl p. a. in Ethanol p. a. (96 %, vergllt). Die Lsung ist gebrauchsfertig kommerziell erhltlich. Alternativ kann sie durch Lsen von beispielsweise 64 g LiCl p. a. bei Raumtemperatur unter Rhren (mindeste

23、ns drei Stunden) in 500 ml Ethanol p. a. (vergllt) hergestellt werden. 5.11 Lsungsmittelgemisch 6 Volumenteile (VT) Methylbenzen (5.4) werden mit 3 Volumenanteilen Ethansure (100 %) (5.2) und 1 Volumenanteil 2-Propanon (5.6) vermischt. 5.12 Perchlorsure, HClO4, 0,1 mol/l ethansaure Standardlsung Ein

24、e 0,1 mol/l ethansaure Perchlorsure ist im Handel erhltlich. Bei Bedarf lsst sie sich auch aus konzentrierter Perchlorsure (HClO4), Ethansure (100 %) (5.2) und Ethansureanhydrid (5.3) herstellen. Im Handel ist Perchlorsure in verschiedenen Konzentrationen verfgbar, je nach Konzentration ist die bent

25、igte Menge an Ethansureanhydrid unterschiedlich. In Tabelle 1 sind drei bliche Mglichkeiten bercksichtigt. Zur Herstellung wird zunchst die entsprechende Menge konzentrierte Perchlorsure in 500 ml Ethansure (100 %) vorgelst, die zugehrige Menge an Ethansureanhydrid zugegeben und dann auf 1 l mit Eth

26、ansure (100 %) aufgefllt. DIN 51639-1:2014-11 6 Tabelle 1 0,1 mol/l ethansaure Perchlorsure Perchlorsure Konzentration % (m/m) Perchlorsure Zugabe ml Ethansureanhydrid ml 70 bis 72 8,5 30 60 bis 62 10,2 35 57 11,8 40 Vor der Verwendung muss die Lsung 24 h bei Raumtemperatur stehen. ACHTUNG Diese Per

27、chlorsurelsung ist unter den Versuchsbedingungen nicht gefhrlich. Konzentrierte Perchlorsure ist jedoch bei Erwrmung ein starkes Oxidationsmittel und bildet explosionsgefhrliche Gemische, wenn sie zusammen mit organischen Stoffen erhitzt wird. Kontakt mit organischen Stoffen unter Bedingungen, die T

28、rocknen oder Erhitzen zur Folge haben, muss unbedingt vermieden werden. Verschttete Mengen mssen sofort grndlich mit Wasser abgewaschen werden. HINWEIS Es wird dringend empfohlen, einen berschuss an Ethansureanhydrid zu vermeiden. Dadurch wird mglicherweise eine Acetylierung von in der zu untersuche

29、nden Probe vorhandenen primren oder sekundren Aminen vermieden. 6 Gerte 6.1 Potentialmessgert/Titriergert Fr die rasche und zuverlssige Ausfhrung von Titrationen im Routinebetrieb stehen heute ausreichend kommerzielle, mikroprozessorgesteuerte Titriersysteme mit motorgetriebenen Kolbenbretten zur Ve

30、rfgung. Die Dosierung des Titriermittels, die Registrierung und Auswertung der Titrationskurven erfolgt dabei vollautomatisch. Um hinreichende Genauigkeiten zu erreichen, sollte die Auflsung der verwendeten Motorkolbenbrette dabei mindestens 1/5000 des verwendeten Zylindervolumens betragen. Die Dosi

31、erung der 0,1 mol/l Perchlorsure durch die Motorkolbenbrette kann in quidistanten Volumenschritten (monoton) oder in Abhngigkeit vom Kurvenverlauf in variablen Volumenschritten (dynamisch) erfolgen. Beide Dosierprinzipien sind zulssig, eine optimale Verteilung der Messpunktdichte wird jedoch erhalte

32、n, wenn die Volumenzugabe dynamisiert durchgefhrt wird. Die Mglichkeiten der Parametrierung der Titration (Titriergeschwindigkeit, Messwertbernahme, Auswerteparameter) sind in der Regel herstellerabhngig. Fr die Einstellung der jeweiligen Titrationsparameter sollten daher die Empfehlungen des jeweil

33、igen Herstellers (fr nichtwssrige Sure/Base-Titrationen) beachtet werden. 6.2 Kombinierte pH-Glaselektrode fr den Einsatz in nichtwssrigen Medien Elektrostatische Einflsse stellen den Anwender beim Einsatz von pH-Elektroden im nichtwssrigen Medium hufig vor Messprobleme (Rauschen, schwankende Signal

34、e, trges Einstellverhalten). Um diese Einflsse zu minimieren und damit gleichzeitig die Messgenauigkeit und Zuverlssigkeit zu vergrern, sollten die folgenden Punkte von der fr die Bestimmung verwendeten pH-Glaselektrode erfllt werden: Die pH-Elektrode sollte eine kombinierte Bauform besitzen und ein

35、en niedrigen Membranglaswiderstand haben (Grenordnung 100 M bis 200 M). Die zugehrige, integrierte Referenzelektrode sollte ber ein flexibles Schliffdiaphragma verfgen, um eine einfache Reinigung des Diaphragmas zu ermglichen. Dadurch wird zustzlich der Widerstand am Referenzelektrodendiaphragma ger

36、ing gehalten und eine ausreichende Abschirmung der ganzen Elektrode sichergestellt. DIN 51639-1:2014-11 7 Die Referenzelektrode sollte weiterhin ber ein Ag/AgCl-Referenzsystem verfgen. Zustzlich sollte die Referenzelektrode ber eine geeignete, interne Abschirmung verfgen, um elektrostatische Einflss

37、e vom Fllstand des Bezugselektrolyten unabhngig zu machen (Angaben zum Bezugselektrolyt siehe 5.9 und 5.10). 6.3 Rhrer, entweder mechanisch oder elektrisch angetrieben mit einer Rhrschraube oder einem Rhrflgel aus chemisch inertem Material. Wenn ein elektrisch angetriebener Rhrer benutzt wird, muss

38、er geerdet werden, damit beim Ein- und Ausschalten des Motors keine dauernde nderung der Potentialanzeige im Verlauf der Titration erfolgt. Ein Magnetrhrer mit einem Rhrstab darf auch verwendet werden, vorausgesetzt, dass er die obigen Bedingungen erfllt. 6.4 Titrierbecher, geeignetes Titriergef, z.

39、 B. 100 ml Becherglas hohe Form. 6.5 Titriergestell, geeignet zur Aufnahme von Becher, Elektrode, Brettenspitze und Rhrer. Eine Vorrichtung wird empfohlen, die das Entfernen des Bechers erlaubt, ohne die Anordnung von Elektrode, Brettenspitze und Rhrer zu stren. 7 Titerbestimmung 7.1 Allgemeines Fr

40、die Titerbestimmung eignet sich sowohl Tris(hydroxymethyl)-aminomethan als auch Kalium-hydrogenphthalat (siehe 5.7 und 5.8). 7.2 Titerbestimmung mit Tris(hydroxymethyl)-aminomethan Tris(hydroxymethyl)-aminomethan (siehe 5.7) wird ber Kieselgel im Exsikkator getrocknet (bei Raumtemperatur min. 24 h).

41、 Etwa 0,05 g Tris(hydroxymethyl)-aminomethan werden auf 0,1 mg eingewogen und in 60 ml Ethansure (100 %) (siehe 5.2) gelst. Die Lsung wird mit Perchlorsurelsung (siehe 5.12) unter Verwendung des Elektrodensystems und der Arbeitsvorschriften in 9.1 bis 9.4 und 10.3 bis 10.6 titriert. Der Endpunkt wir

42、d nach dem gleichen Verfahren ermittelt wie bei der Gesamtbasenzahlbestimmung (siehe 11.1). Die Titereinstellung muss bei jedem neuen Ansatz und im arbeitstglichen Gebrauch 1 Mal wchentlich erfolgen. 7.3 Titerbestimmung mit Kaliumhydrogenphthalat Kaliumhydrogenphthalat (siehe 5.8) wird 2 h im Ofen b

43、ei 120 C getrocknet und anschlieend im Exsikkator abgekhlt. 0,1 g bis 0,2 g Kaliumhydrogenphthalat werden auf 0,1 mg eingewogen und in 60 ml Ethansure (100 %) (siehe 5.2) gelst. Die Lsung wird mit Perchlorsurelsung (siehe 5.12) wie in 7.2 beschrieben titriert. 7.4 Berechnung der quivalentkonzentrati

44、on (bisher Normalitt) bei Verwendung von Tris(hydroxymethyl)-aminomethan Die quivalentkonzentration C0(Tris)der Perchlorsurelsung wird nach Gleichung (1) berechnet: BKFAC=114,120(Tris)(1) Dabei ist A die Einwaage Tris(hydroxymethyl)-aminomethan in mg; KF der Korrekturfaktor, errechnet aus Effektivge

45、halt der Urtitercharge laut Zertifikat/100; 12,114 die Molmasse Tris(hydroxymethyl)-aminomethan (TRIS) (121,14 0,1 mol/l); B die Menge an Perchlorsure in ml, die zur Titration der Tris(hydroxymethyl)-aminomethan-Lsung bis zum Endpunkt verbraucht wurde. DIN 51639-1:2014-11 8 7.5 Berechnung der quival

46、entkonzentration (bisher Normalitt) bei Verwendung von Kaliumhydrogenphthalat (KHPh) Die quivalentkonzentration C0(KHPh)der Perchlorsurelsung wird nach Gleichung (2) berechnet: BKFDC=422,200(KHPh)(2) Dabei ist D die Einwaage Kaliumhydrogenphthalat in mg; KF der Korrekturfaktor, errechnet aus Effekti

47、vgehalt der Urtitercharge laut Zertifikat/100; 20,422 die Molmasse Kaliumhydrogenphthalat (KHPh) (204,22 0,1 mol/l); B die Menge an Perchlorsure in ml, die zur Titration der Kaliumhydrogenphthalat-Lsung bis zum Endpunkt verbraucht wurde. 8 Probenvorbereitung Es ist notwendig sicherzustellen, dass de

48、r Probenteil reprsentativ ist, da jeder Bodensatz sauer oder basisch sein kann oder saure oder basische Stoffe aus der flssigen Phase absorbiert haben kann. Falls erforderlich, muss die Probe unter Erwrmen gerhrt werden, um die Vermischung zu erleichtern. Gebrauchtle sollten krftig geschttelt werden, um Homogenitt sicherzustellen, bevor ein Probenteil entnommen wird. 9 Vorbereitung des Elektrodensystems 9.1 Vorbereiten der pH-Glaselektroden fr die Titration ffnen der Elektrolytnachfllffnung der Bezugselektrode. Prfen, ob die Schliffhlse der Elektrode u. U. festsitzt, indem diese nach obe