塑料產(chǎn)品微量水分的自動化檢測應用方案
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塑料行業(yè)中的產(chǎn)品水分含量通常都很低，最低可達100ppm以下，加之其表面結構又具有特殊性，使得水分在表面呈“凹陷入”的狀態(tài)……這些情況都加大了準確檢測水分含量的難度。要成功解決這一難題，可以分兩個步驟進行分析研究：步驟一，設法將微量水分全部從塑料粒子表面分離，最經(jīng)濟簡單的方法就是加熱法，即將需測定的微量液態(tài)水轉化為氣態(tài)水，從而與塑料粒子成功分離；步驟二，再通過測定分離得到的微量水的摩爾量（卡爾費休滴定法）或稱重水分蒸發(fā)前后的粒子質量（熱失重法），得到塑料粒子的微量水分含量。
傳統(tǒng)的卡爾費休滴定法操作較為繁瑣，而且實驗人員還會接觸到甲醇、二氧化硫（SO2）等有毒、有害試劑，因此，要安全地獲得準確可靠的測量結果，必須擁有受過良好培訓的實驗操作人員。而熱失重法則是通過計算塑料粒子加熱前后的重量差，間接得到水分的含量，顯然其準確性和選擇性在測定低含水量的樣品時并不理想（高含水量的樣品，可以將熱失重法作為簡便的替代方法）。相比之下，卡爾費休滴定法（附加熱爐）有著其他方法無法比擬的高精確性和選擇性，可以作為測定塑料粒子等微量水分產(chǎn)品的標準方法?？栙M休滴定法測定水分含量的原理是：在乙醇和堿存在的條件下，水會按照如下的化學反應式與碘（I2）和SO2進行化學反應：H2O + I2 + SO2 + CH3OH + 3RN → [RHN]SO4CH3 + 2[RHN]I。因此，只需通過計量碘加入的摩爾量就能準確計算出微量水分的摩爾量。
實際上，為了解決上述問題，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司為塑料行業(yè)用戶提供了一種“C30智能庫侖法中文卡爾費休水分儀+Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐”的應用方案，可實現(xiàn)微量水分的自動化檢測和參數(shù)優(yōu)化。最終的測試結果表明，C30智能庫侖法中文卡爾費休水分儀的水分分辨率可達0.1μg。
儀器設備和化學試劑
實驗過程中用到的儀器設備包括：梅特勒-托利多（Mettler-Toledo）超越系列天平XS205、梅特勒-托利多（Mettler-Toledo）C30智能庫侖法中文卡爾費休水分儀+Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐（如圖1所示）和梅特勒-托利多（Mettler-Toledo）USB-P25 Printer。
圖1 梅特勒-托利多（Mettler-Toledo）C30智能庫侖法中文卡爾費休水分儀+Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐
塑料產(chǎn)品微量水分測定過程
1. 樣品準備
準備樣品的整個過程不需要借助任何特殊工具和技巧就能輕松完成，其具體步驟是：將樣品瓶（容積為20mL）去皮稱重后，裝入少量待測樣品，并記錄樣品的質量；使用鋁箔密封瓶口，以有效防止瓶內的塑料樣品吸收空氣中的水分，從而影響最終的測量結果；套上與樣品瓶配套的橡膠蓋子，完成樣品的準備工作（如圖2所示）。
圖2 樣品的準備步驟
2. “一鍵水分測定”啟動Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐
C30智能庫侖法中文卡爾費休水分儀具有“一鍵水分測定”功能，點擊觸摸屏界面上的快捷鍵，啟動Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐，即開始整個水分的測定實驗。如圖3所示，樣品瓶自動旋轉至加熱平臺，并上升至加熱爐腔內部。Stromboli全自動樣品進樣器干燥爐采用底部和側面全方位的加熱模式（深紅色標示），以保證水分完全氣化。與此同時，爐腔頂部的玻璃毛細管刺破鋁膜，并伸入瓶子內部，以便連續(xù)導入干燥且穩(wěn)定的載氣（空氣或氮氣），對樣品進行吹掃。當樣品中含有的微量水分不斷氣化、蒸發(fā)后，會和載氣一同由另一路玻璃導管引入卡爾費休滴定杯內，從而實現(xiàn)在線測定。
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