聚烯烴樹脂產(chǎn)品中即使存在微量水份都可能會導(dǎo)致加工困難以及成品的缺陷,這些缺陷將影響成品的外觀,也可能降低成品的性能,或者產(chǎn)生應(yīng)力點而降低耐機械應(yīng)力等缺陷。由于聚烯烴樹脂產(chǎn)品中水含量很低,但目前還沒有建立合適的分析方法去定量分析聚烯烴樹脂產(chǎn)品中的微量水含量,因此有必要建立聚烯烴樹脂產(chǎn)品中微量水含量的測定方法,監(jiān)測產(chǎn)品中水含量的變化情況,為工藝裝置的生產(chǎn)控制提供參考作用。

1 固體水分檢測系統(tǒng)的建立

1.1 方法原理

通過卡式爐加熱裝置將聚烯烴樹脂產(chǎn)品加熱到200℃以上,使塑料產(chǎn)品中的水分被充分加熱蒸發(fā)出來,同時選擇高純氮氣(純度為99.999%)作為載氣,將樣品中的水分從卡式爐加熱裝置帶出來,進(jìn)入卡爾.費休庫侖儀電解池中,測定出水含量,再減去這段分析時間內(nèi)氮氣中本身含有的水分,就為樣品塑料中的水分含量。

1.2 檢測原理

卡爾.費休庫侖法的原理是利用水與碘的定量反應(yīng),測量的依據(jù)是一定濃度的單質(zhì)碘與碘離子構(gòu)成的平衡體系的導(dǎo)電能力。加在兩電極上電流后使電極上分別交替發(fā)生反應(yīng),使溶液中碘化氫在陽極上又氧化成碘,如此重復(fù)進(jìn)行,直到試劑中的水全部反應(yīng)完畢為止。反應(yīng)終點用一對鉑電極所組成的指示系統(tǒng)來確定。

2 檢測方法參數(shù)的確定

2.1 加熱溫度

從理論上說,在保證樣品不分解和升華的前提下溫度越高,樣品中的水分越易蒸發(fā)釋放出來,結(jié)合塑料成品的性能特點,選擇210℃比較理想,此溫度聚烯烴塑料產(chǎn)品處于熔融狀態(tài),產(chǎn)品中的水分能快速*蒸發(fā)出來且此溫度低于樣品的分解溫度而不會分解。

2.2 干燥劑和載氣

為降低測試本底值,通過對比實驗,進(jìn)行了載氣和干燥劑篩選,選擇載氣為高純氮氣(純度為99.999%),干燥劑為五氧化二磷和5A分子篩串聯(lián)使用,用于降低氮氣中的水分含量,提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 載氣的流速

卡爾.費休水份儀參數(shù)規(guī)定載氣流速應(yīng)小于250 ml/min,否則載氣中的水蒸汽可能無法*與卡爾.費休試劑反應(yīng)而以氣體形式逃逸,同時載氣流速太大也會使載氣中的水分本底值增加,流速太小也不易于將水分迅速帶走,一般氣體流速控制在180~250 ml/min,本實驗由于塑料成品中的水分含量較小,選擇載氣流速為200 ml/min。

2.4 加熱時間的選擇

通過對加熱時間為6、7、8分鐘三種情況的對比,加熱7分鐘比加熱6分鐘的情況平均水份含量分析結(jié)果稍微高一點,而加熱8分鐘分析結(jié)果與加熱7分鐘分析結(jié)果基本持平,因此終確認(rèn)加熱時間8分鐘比較合適,此時樣品中的水份被*蒸發(fā)出來。

2.5 樣品量的確定

根據(jù)對同一樣品每次稱重量不同進(jìn)行多次實驗結(jié)果表明,樣品稱重量在3.5克左右,范圍為2.8~5克之間,分析結(jié)果的重復(fù)性比較好,因為樣品中水分含量很少,樣品量少則分析結(jié)果的誤差和載氣本底值引起的誤差相應(yīng)的會變大。

終確定分析方法參數(shù):載氣流量200 ml/min;加熱時間8分鐘;載氣高純氮氣;加熱溫度210℃;干燥劑:五氧化二磷和5A分子篩串聯(lián);樣品量2.8~5克。

3 實際應(yīng)用

3.1 操作步驟

打開電源、氣源,儀器預(yù)熱30分鐘;將氮氣流量設(shè)為200 ml/min;將卡式爐左側(cè)的開關(guān)打到豎直狀態(tài),吹掃卡式爐冷區(qū),將冷區(qū)中可能存在的水分置換出來,約吹掃5分鐘左右;設(shè)置卡式爐加熱裝置溫度為210℃;當(dāng)實際溫度達(dá)到210℃穩(wěn)定后,將卡式爐左側(cè)的開關(guān)放到水平狀態(tài),使氮氣經(jīng)過卡式爐熱區(qū)進(jìn)入卡爾.費休滴定池中,吹掃熱區(qū)3分鐘;然后再按下“RUN”鍵,并按下F1鍵,此時儀器將自動進(jìn)行電位的測量,測定結(jié)束后,再壓下“F1”鍵,測量電解池的飄移值,即氮氣的本底值(此步需三分鐘);稱取3.5克左右的樣品置于鋁舟內(nèi),將卡式爐左側(cè)的開關(guān)放到豎直狀態(tài),將鋁舟推入熱區(qū)進(jìn)行加熱。

3.2 分析儀器

(1)KSQL-310S卡爾.費休庫侖法水分測定儀;(2)KSQL-310S型卡式爐加熱裝置;(3)電子天平:感量0.0001 g;(4)分子篩和硅膠干燥裝置。

3.3 分析結(jié)果說明

(1)從三種產(chǎn)品中水分含量分析結(jié)果統(tǒng)計表可以看出:氮氣中水分含量基本穩(wěn)定,沒有大的波動,在流量穩(wěn)定的情況下,水份含量都穩(wěn)定在12或13μg/min,說明本方法使用的氮氣中水含量較低,對分析結(jié)果沒有明顯的影響。

(2)從三種塑料產(chǎn)品水分含量的平均分析結(jié)果可以看出:聚丙烯產(chǎn)品T30S雙峰水分平均含量為5.04μg/g,大于全密7042K水分平均含量3.65μg/g和高壓2426H水分平均含量3.38μg/g,而高壓與全密產(chǎn)品平均水分含量接近。

(3)從同一批產(chǎn)品分析結(jié)果偏差來看,三種產(chǎn)品去掉大值與小值,則與平均值的偏差大值都小于0.6μg/g;全部分析數(shù)據(jù),聚丙產(chǎn)品與平均值的偏差小于1.8μg/g,而全密度和高壓產(chǎn)品與平均值的大偏差都小于1.0μg/g,說明本方法系統(tǒng)誤差與操作誤差相對較小,滿足分析工作要求。

4 驗證性實驗

潤滑油是液體油,能溶于卡爾.費休試劑,因此其水分含量可以使用KSQL型水分測定儀直接檢測,同時也可以使用本實驗建立的塑料成品中水分含量檢測系統(tǒng)檢測。

5 結(jié)論

(1)通過驗證性試驗,表明建立的塑料成品中水含量的分析方法準(zhǔn)確可靠。

(2)建立起塑料成品中水含量的分析方法,通過對分析方法的條件參數(shù)的對比實驗和分析說明,找到優(yōu)化的操作步驟和方法參數(shù)。

(3)對三種牌號分析結(jié)果偏差表明:本分析方法的重復(fù)性滿足規(guī)定要求。

(4)通過本次實驗,使我們能夠舉一反三,建立起其它不溶于卡爾.費休試劑的固體樣品中微量水含量的檢測方法。

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