SH/T 1770-2010 塑料 聚乙(yǐ)烯水(shuǐ)分(fēn)含(hán)量(liáng)的測定

範圍(wéi)
本標準規定了(liǎo)用(yòng)卡(qiǎ)爾·費休庫(kù)侖(lún)法(fǎ)測定聚(jù)乙(yǐ)烯(PE)中水分(fēn)含量的方法，該(gāi)方(fāng)法(fǎ)測(cè)定的水(shuǐ)分含量與按(àn)照ISO 62測(cè)定的吸(xī)水性(動態(tài)和平衡(héng)態)不(bù)同(tóng)。
本(běn)標(biāo)準(zhǔn)適(shì)用(yòng)於測定(dìng)聚乙烯顆粒中的水分含量(liáng)，也適用(yòng)於(yú)聚乙烯(xī)製品中(zhōng)水分(fēn)含(hán)量的測(cè)定(dìng)。本方法適用(yòng)於(yú)測定的水分(fēn)含量水(shuǐ)平可達0.01%或(huò)更低。
注: 水分(fēn)含(hán)量是材料加(jiā)工(gōng)的(dí)一(yī)個(gè)重(zhòng)要(yào)參數(shù)，一般低(dī)於相關材料標(biāo)準中的規(guī)定(dìng)。

原(yuán)理和反(fǎn)應式(shì)
樣品稱(chēng)量後(hòu)放置(zhì)在(zài)加(jiā)熱(rè)爐(lú)內，試(shì)樣(yàng)中(zhōng)的(dí)水(shuǐ)分(fēn)在(zài)高溫(wēn)下蒸發，用惰性載氣(通常是(shì)幹燥氮氣)將水蒸氣送至滴(dī)定(dìng)池內，以卡爾·費(fèi)休庫侖(lún)法(fǎ)滴(dī)定(dìng)水(shuǐ)分。
二氧(yǎng)化硫和試(shì)樣中(zhōng)的(dí)水(shuǐ)將(jiāng)碘(diǎn)還原，生成(chéng)三(sān)氧(yǎng)化(huà)硫和HI，傳統卡爾(ěr)費(fèi)休(xiū)試(shì)劑(jì)中(zhōng)含(hán)有碘，而庫(kù)侖(lún)技術是從碘化物(wù)電(diàn)解產(chǎn)生的碘(diǎn)。根(gēn)據法拉第(dì)原理，產(chǎn)生碘(diǎn)的物質的(dí)量(liáng)與消耗(hào)的電量(liáng)成(chéng)正(zhèng)比，即(jí)1mg的水消耗10.71C電量，從(cóng)而(ér)通過消耗的(dí)總電(diàn)量計算出水(shuǐ)分含量(liáng)。反應(yīng)式(shì)如下(xià)：
   I₂ + SO₂ + H₂O → 2HI + SO₃
   2I^- - 2e^- → I₂

試劑(jì)和材料
除(chú)非另(lìng)有(yǒu)說明(míng)，在分析中僅使用分(fēn)析純試(shì)劑和蒸(zhēng)餾水(shuǐ)或相應(yīng)純度的水。
陽極(jí)溶(róng)液(yè)
含有(yǒu)碘離子(為在反(fǎn)應(yīng)混(hùn)合(hé)物中產生(shēng)碘(diǎn))，與(yǔ)儀器(qì)說明(míng)書一(yī)致(用(yòng)於(yú)有隔(gé)膜滴(dī)定池)。
陰極(jí)溶(róng)液(yè)
甲醇(或其他合適(shì)的(dí)有機溶劑(jì))中含(hán)有(yǒu)合(hé)適的鹽，與儀器(qì)說明書(shū)一致(zhì)(用於有隔(gé)膜(mó)滴定(dìng)池)。
通用試(shì)劑
含(hán)有(yǒu)碘離(lí)子(zǐ)(為在(zài)反應混(hùn)合物(wù)中產生碘)，與儀(yí)器(qì)說(shuō)明(míng)書(shū)一致(用於無隔膜滴(dī)定(dìng)池)。
中和溶(róng)液(yè)
含(hán)有約(yuē)4mg/mL水的(dí)碳(tàn)酸丙烯(xī)酯(zhǐ)，乙二(èr)醇甲(jiǎ)醚(2-甲(jiǎ)氧基(jī)乙醇(chún))或甲(jiǎ)基(jī)纖維(wéi)素(sù)的(dí)溶液(yè)。
注(zhù): 一般試驗(yàn)中很(hěn)少(shǎo)用到。
分子篩
3A，用(yòng)作載氣的幹燥劑。
矽(guī)膠(jiāo)
顆(kē)粒狀(zhuàng)，直(zhí)徑約2mm，用作載(zǎi)氣的初(chū)級(jí)幹燥(zào)。
真(zhēn)空矽(guī)脂
水(shuǐ)分含(hán)量很(hěn)低或不含水(shuǐ)並且(qiě)具有(yǒu)低的(dí)吸水性(xìng)，用於磨砂玻璃連接(jiē)處(chǔ)的(dí)潤(rùn)滑，以確(què)保係統的密封性。
氮氣(N₂)
水(shuǐ)分含(hán)量(liáng)小於(yú)5mg/kg。

儀器
卡爾·費(fèi)休庫侖滴(dī)定(dìng)儀
包括控製(zhì)單(dān)元(yuán)和滴定池(chí)。滴定池(chí)由(yóu)有(yǒu)隔(gé)膜或(huò)無隔膜(mó)電解(jiě)池(chí)，雙針鉑電極和(hé)磁力攪拌(bàn)器(qì)組(zǔ)成。滴定儀(yí)電解(jiě)產(chǎn)生的碘(diǎn)與(yǔ)滴(dī)定(dìng)池(chí)中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)發(fā)生化(huà)學(xué)計(jì)量(liáng)反應(yīng)，將產生碘(diǎn)所消(xiāo)耗(hào)的電量轉化為(wéi)水分(fēn)的(dí)量(liáng)，並(bìng)直接以數字(zì)讀出。
許多應用中(zhōng)無隔膜(mó)電解(jiě)池(chí)準確度(dù)已(yǐ)經(jīng)足夠，如果(guǒ)需(xū)要達(dá)到更(gēng)高(gāo)的準確度(dù)，推(tuī)薦使用有隔膜電解池。
水蒸發(fā)器(qì)
包括能(néng)至少(shǎo)加熱(rè)至250°C的加(jiā)熱(rè)單(dān)元，溫度控(kòng)製單(dān)元，氣(qì)體(tǐ)流量(liáng)計(jì)和(hé)裝有(yǒu)幹燥劑的氣(qì)體(tǐ)幹燥管。
根(gēn)據加熱(rè)方式不(bù)同，加熱單(dān)元(yuán)分為(wéi):
一一瓶式加(jiā)熱(rè)法(方(fāng)法A)，包括加(jiā)熱爐(lú)和樣(yàng)品瓶(píng)；
一一管式(shì)加熱法(方法B)，包括加(jiā)熱爐和加熱(rè)管。
氣(qì)體流(liú)量計
流量控(kòng)製(zhì)滿(mǎn)足(zú)試(shì)驗(yàn)要求(qiú)。
微(wēi)量注(zhù)射(shè)器
容量10μL。
樣品(pǐn)舟
瓶(píng)式(shì)加(jiā)熱(rè)法(fǎ)，可(kě)以使用玻璃瓶為樣(yàng)品瓶，樣(yàng)品(pǐn)瓶(píng)足以(yǐ)盛裝樣(yàng)品並(bìng)能放入加(jiā)熱(rè)爐中。
管式加熱(rè)法，可以(yǐ)使用(yòng)由(yóu)鋁箔製成(chéng)任(rèn)意形狀的(dí)樣品舟，樣品舟(zhōu)足(zú)以盛裝(zhuāng)樣品(pǐn)並能放入加熱(rè)管(guǎn)中(zhōng)。
分析天平
最(zuì)小分度(dù)值1mg。




樣品(pǐn)製(zhì)備(bèi)
樣品可以是顆粒(lì)料(liào)，粉料(liào)，型(xíng)材或(huò)模(mó)塑(sù)件等。
型材或(huò)模(mó)塑(sù)件應切(qiē)割至(zhì)尺寸(cùn)小(xiǎo)於4mm×4mm×3mm。
選(xuǎn)取不多(duō)於(yú)10g的(dí)典型樣品，由(yóu)於樣品量很(hěn)少，注(zhù)意(yì)確(què)保樣(yàng)品具有代表性。
為(wéi)保證(zhèng)試驗準確(què)度，特(tè)別要注(zhù)意樣品包(bāo)裝(zhuāng)，例如(rú): 樣品可(kě)裝在具(jù)蓋(gài)玻璃瓶或(huò)隔(gé)水密(mì)封袋內(nèi)。

步驟
注(zhù)意事(shì)項
由(yóu)於(yú)被(bèi)測水(shuǐ)分含(hán)量很(hěn)低，樣品(pǐn)在(zài)樣(yàng)品(pǐn)舟，空氣(qì)或(huò)轉(zhuǎn)移設(shè)備(bèi)中的任何時(shí)間都應最大(dà)限度(dù)的(dí)注意避免(miǎn)被汙染。 吸(xī)濕(shī)的樹脂(zhī)樣品應(yīng)不受(shòu)大氣(qì)影響(xiǎng)。
為保證試(shì)驗準確度，特(tè)別要注意樣品處理。例如: 樣品(pǐn)處(chǔ)理應在(zài)幹(gān)燥氮氣或幹燥空氣中進行。
儀(yí)器準備(bèi)
按照儀器說(shuō)明書(shū)安裝(zhuāng)卡(qiǎ)爾(ěr)·費休(xiū)庫(kù)侖(lún)滴(dī)定(dìng)儀和水蒸發(fā)器，將(jiāng)幹(gān)燥(zào)劑填入氣體(tǐ)幹(gān)燥管(guǎn)。
在(zài)使用有(yǒu)隔(gé)膜(mó)電解池時(shí)，將大約200mL(按容器大小調整(zhěng))陽極溶液(yè)倒入陽極電解池，將10mL陰極(jí)溶液(yè)倒入(rù)陰極電(diàn)解池中(zhōng)。陰極液麵(miàn)應(yīng)低(dī)於陽(yáng)極液麵，以(yǐ)防止陰極溶液的(dí)汙染物(wù)倒流(liú)。
在(zài)使用無隔膜(mó)電解(jiě)池(chí)時，將大約(yuē)200mL(按(àn)容(róng)器(qì)大小調整)通(tōng)用試劑倒入電(diàn)解池中。
打(dǎ)開電(diàn)源，啟動測試方法。如果(guǒ)顯示(shì)的電(diàn)壓值(zhí)遠(yuǎn)低於終點(diǎn)設定(dìng)值，表明(míng)陽(yáng)極溶液(yè)中(zhōng)碘過高(gāo)，加入50µL～200µL中和溶(róng)液(yè)。
注: 不同廠家(jiā)的終點設定值(zhí)略有差異，通(tōng)常(cháng)電壓值(zhí)遠(yuǎn)低於(yú)該設定值時(shí)，儀器會(huì)自動提示(shì)過(guò)滴(dī)定。
連接(jiē)水(shuǐ)蒸(zhēng)發(fā)器(qì)和滴定(dìng)池(chí)間的連接(jiē)管(guǎn)路，同時打開滴(dī)定池(chí)的攪拌(bàn)器，調(tiáo)節氣(qì)體(tǐ)流量計，使導(dǎo)氣管在(zài)滴(dī)定(dìng)池裏(lǐ)的氣泡(pào)一(yī)個一個地冒出，且氣泡分散上(shàng)升(shēng)而(ér)不連(lián)成(chéng)串(chuàn)。用(yòng)於材(cái)料的同(tóng)類比(bǐ)較時，每(měi)次試驗(yàn)應固定載氣(qì)流(liú)量。將加(jiā)熱爐(lú)升至(zhì)規定試驗(yàn)溫度(dù)，以(yǐ)驅除水蒸(zhēng)發(fā)器中(zhōng)的(dí)殘留(liú)水分。
試驗溫(wēn)度應參(cān)考(kǎo)材料標(biāo)準, 推薦180°C。因為(wéi)試(shì)驗(yàn)溫度(dù)依(yī)賴於(yú)所(suǒ)用(yòng)儀器和實際(jì)的(dí)環境，推薦按照(zhào)附(fù)錄A規(guī)定(dìng)的方(fāng)法(fǎ)優選(xuǎn)試(shì)驗溫度(dù)。 如果在材料(liào)標(biāo)準中(zhōng)沒(méi)有規定試驗溫度或沒有材(cái)料(liào)標準，也(yě)推(tuī)薦(jiàn)使用(yòng)附錄A的(dí)方法優選(xuǎn)試驗溫(wēn)度。
抬起(qǐ)滴(dī)定池並(bìng)輕輕搖(yáo)動(dòng)，以去除瓶(píng)壁上(shàng)的(dí)殘(cán)留(liú)水。在(zài)滴(dī)定(dìng)模(mó)式(shì)下攪拌(bàn)溶液幾分鐘，幹燥並(bìng)穩定內(nèi)部(bù)環(huán)境。
重新連接蒸發器和滴定池間的(dí)連接管(guǎn)，確保載(zǎi)氣(qì)在(zài)整(zhěng)個滴定(dìng)過程中流通(tōng)。此時儀器準備完(wán)畢(bì)。
設(shè)備檢查(chá)
為(wéi)檢查卡爾· 費休庫侖滴(dī)定儀(yí)狀(zhuàng)態是否正(zhèng)常(cháng)，需(xū)用已知量的(dí)水進(jìn)行測(cè)量。使用10µL微量(liáng)注射(shè)器(qì)向滴定池中仔細注(zhù)入5µL水(shuǐ)，測(cè)量結果(guǒ)應在5000µg±250µg之內(nèi)。
注: 也(yě)可使(shǐ)用其(qí)他合適的(dí)水(shuǐ)標準(zhǔn)樣品(pǐn)。
為檢查整個係統狀態(tài)是否(fǒu)正常(cháng)， 在(zài)150°C用(yòng)50mg二(èr)水(shuǐ)合(hé)酒石酸鈉(Na₂C₄H₄O₆·2H₂O)進(jìn)行測量(liáng)，結(jié)果應在15.6%±0.5%之(zhī)內。
注: 為(wéi)檢查整個係(xì)統狀(zhuàng)態(tài)是(shì)否正(zhèng)常，也可使用一水(shuǐ)合檸(níng)檬酸鉀(K₃C₆H₅O₇·H₂O)標(biāo)準樣品或其他標(biāo)準(zhǔn)樣(yàng)品，使(shǐ)用(yòng)方法參見所購標(biāo)準樣品(pǐn)證書(shū)。
測定(dìng)
瓶(píng)式加熱法(方法A)
根據儀器說明書(shū)的要求(qiú)進(jìn)行樣(yàng)品瓶前處(chǔ)理(lǐ)準(zhǔn)備。測(cè)試(shì)前(qián)，先(xiān)取(qǔ)空的樣(yàng)品瓶，分別(bié)用鋁(lǚ)箔(bó)封口並加(jiā)蓋， 放置於儀器的漂(piāo)移(yí)和(hé)空白測定位置。然後，在(zài)相(xiāng)同(tóng)試(shì)驗條件下，直接(jiē)用(yòng)樣品瓶(píng)快速稱量樣(yàng)品(pǐn)，並用鋁箔(bó)封(fēng)口並加(jiā)蓋(gài)，放(fàng)置(zhì)於(yú)儀(yí)器的(dí)樣品(pǐn)測(cè)定位(wèi)置(zhì)。
啟(qǐ)動(dòng)樣品(pǐn)測量程(chéng)序，開(kāi)始(shǐ)測(cè)定(dìng)。視儀器情況，確定空白(bái)值(zhí)測量(liáng)次(cì)數。
管式加(jiā)熱(rè)法(fǎ)(方法(fǎ)B)
將(jiāng)樣品舟(zhōu)放(fàng)置(zhì)在(zài)加熱管(guǎn)內，推(tuī)至加熱爐(lú)加(jiā)熱(rè)區內幹(gān)燥， 同(tóng)時也將樣品舟入口處的(dí)殘留水分清除。待儀器背(bèi)景漂(piāo)移(yí)穩(wěn)定(dìng)後，將樣品(pǐn)舟(zhōu)移至樣品(pǐn)入口處，使其冷卻(què)。
直接用樣(yàng)品(pǐn)舟(需將(jiāng)其(qí)從加(jiā)熱管中移出(chū))稱(chēng)量(liáng)樣(yàng)品或用鋁(lǚ)箔稱(chēng)量(liáng)樣(yàng)品。
如果樣(yàng)品舟是(shì)由玻璃或其他(tā)使用(yòng)後不可丟棄(qì)的材料製(zhì)成，可(kě)以使(shǐ)用(yòng)鋁箔(bó)包(bāo)住(zhù)試(shì)樣，以防止(zhǐ)樣(yàng)品熔(róng)融粘(nián)住(zhù)樣(yàng)品舟(zhōu)。該方式也(yě)可(kě)為防止(zhǐ)將樣品移(yí)入樣(yàng)品(pǐn)舟(zhōu)過(guò)程(chéng)中灑(sǎ)落樣(yàng)品。
如果(guǒ)直接用(yòng)樣(yàng)品舟(zhōu)稱量樣品，應(yīng)盡(jìn)快將樣(yàng)品(pǐn)舟(zhōu)放回(huí)加熱管中。如果(guǒ)使用鋁(lǚ)箔(bó)稱量樣(yàng)品，無(wú)論(lùn)是(shì)從樣品(pǐn)入口還(huán)是樣品舟入(rù)口放(fàng)入(rù)，都應盡快包裹樣品(pǐn)和(hé)放(fàng)入(rù)樣(yàng)品舟(zhōu)。
啟動樣品(pǐn)測量程(chéng)序(xù)，將裝好樣品的(dí)樣(yàng)品(pǐn)舟(zhōu)推入(rù)加(jiā)熱爐的加熱區(qū)內(nèi)開始測定。如(rú)需(xū)進行(háng)空白試驗，在相同的試驗(yàn)條件下，使(shǐ)用空樣品(pǐn)舟或空鋁箔進行空白值的測(cè)量。視(shì)儀器情(qíng)況，確(què)定空(kōng)白(bái)值測量次數(shù)。
試(shì)樣量
所需試樣量見(jiàn)表1，準(zhǔn)確(què)稱(chēng)量至(zhì)1mg。


結(jié)果表示(shì)
試樣水分含量w 按(àn)公(gōng)式(1)計(jì)算，以質(zhì)量(liáng)分(fēn)數(shù)%表示。

式(shì)中(zhōng):
m_水   一(yī)一試樣(yàng)中(zhōng)測得(dé)水的質量(liáng)，單位為(wéi)微克(kè)(μg)；
m_{試(shì)樣(yàng)}一(yī)一(yī)試樣(yàng)質量，單位為克(g)。
以兩(liǎng)次測定(dìng)結果的算(suàn)術(shù)平均值作為試(shì)驗結(jié)果，精確至(zhì)0.001%。

精(jīng)密度
同一(yī)樣品(pǐn)在同一實驗(yàn)室(shì)，由同一操(cāo)作員使(shǐ)用(yòng)相同(tóng)的(dí)設備(bèi)，按(àn)相(xiāng)同(tóng)的試(shì)驗方法，在短時間內(nèi)相(xiāng)互獨立測定，在95%的(dí)置(zhì)信水(shuǐ)平(píng)下，兩(liǎng)次平行(háng)測定所得結(jié)果(guǒ)的(dí)差值應不大於0.003%。

附(fù)錄A  (資(zī)料附錄)
ISO 15512:2008 塑料(liào)水分含(hán)量測定試驗(yàn)溫度的優選(xuǎn)方法(fǎ)

步驟
通(tōng)過在幾(jī)個溫度下測定(dìng)水分(fēn)含量來優選(xuǎn)材料的試驗溫(wēn)度。不同溫度(dù)點的間隔需要按(àn)照(zhào)圖(tú)A.1所繪(huì)曲(qū)綫(xiàn)的方法來選(xuǎn)擇。從(cóng)120°C至(zhì)220°C的溫(wēn)度範圍內(nèi)，推(tuī)薦的(dí)優選試(shì)驗溫度(dù)的最(zuì)大溫(wēn)度間隔(gé)為20°C。
輔助(zhù)進行(háng)溶液黏度試(shì)驗(yàn)，可以確認是否有產(chǎn)生水的反應(yīng)發生(shēng)。


結果推(tuī)斷
在Ⅰ區，樣品(pǐn)水(shuǐ)分沒(méi)有*蒸(zhēng)發(fā)， 隨(suí)溫(wēn)度升高水分含(hán)量成比(bǐ)例增加。
在(zài)Ⅱ區(qū)，所(suǒ)測(cè)水分含量幾乎(hū)接近恒(héng)定(dìng)水(shuǐ)平，該區(qū)域下的溫度範(fàn)圍可(kě)看作是(shì)實際(jì)試驗(yàn)環境下適宜(yí)的(dí)試驗溫度。通過(guò)水分含(hán)量測定(dìng)前後的溶液黏(nián)度(dù)的(dí)測(cè)定來確(què)定是(shì)否發生水(shuǐ)反(fǎn)應。(ISO 307，ISO 1628)
在(zài)Ⅲ區(qū)，所(suǒ)測水分含量呈現增高(gāo)態勢，水分(fēn)含(hán)量偏高的(dí)原因(yīn)可(kě)能(néng)是由於(yú)類似於高溫熱降解(jiě)反(fǎn)應造成的。