一、水分的危害
在(zai)塑(su)料(liao)軟(ruan)包(bao)裝(zhuang)的(de)複(fu)合(he)和(he)印(yin)刷(shua)中(zhong),需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)很(hen)多(duo)溶(rong)劑(ji),它(ta)們(men)本(ben)身(shen)的(de)質(zhi)量(liang)對(dui)產(chan)品(pin)有(you)很(hen)大(da)影(ying)響(xiang),其(qi)中(zhong)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)是(shi)關(guan)係(xi)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)之(zhi)一(yi)。以(yi)乙(yi)酸(suan)乙(yi)酯(zhi)溶(rong)劑(ji)為(wei)例(li),因(yin)為(wei)每(mei)摩(mo)爾(er)的(de)水(shui)分(fen)會(hui)消(xiao)耗(hao)同(tong)樣(yang)摩(mo)爾(er)的(de)固(gu)化(hua)劑(ji)。換(huan)言(yan)之(zhi),在(zai)複(fu)合(he)生(sheng)產(chan)中(zhong),1份水分會消耗18份的固化劑,所以微量的水分存在會造成很大破壞。據相關資料記載,乙酸乙酯水分含量的過大可以對複合質量造成以下影響:
(1)水分消耗固化劑,使主劑、固化劑配比不準確,影響產品固化,會出現發粘現象。
(2)由於水分與固化劑的反應,快速生成二氧化碳,限製粘合劑的浸潤,也容易使產品出現氣泡。
(3)水分奪取固化劑,能導致粘合劑生成內聚強度比較高的聚氨酯脲(R-NHCOHN-R),導致產品易出現晶點和變硬現象。
(4)水分溶入溶劑,使乙酯揮發速度減慢,使粘合劑的鋪展速率,和硬化速率受到影響,也容易導致溶劑殘留。
乙酯中的水分來源主要有兩個渠道,其一是產品本身自帶,如我國《GB3728-91工業乙酸乙酯》中規定,優等品水分含量小於1000ppm,一等品水分含量小於2000ppm,合格品水分含量小於4000ppm,在(zai)市(shi)售(shou)乙(yi)酯(zhi)中(zhong),這(zhe)些(xie)水(shui)分(fen)都(dou)是(shi)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)。據(ju)筆(bi)者(zhe)經(jing)驗(yan),購(gou)買(mai)時(shi)最(zui)好(hao)選(xuan)擇(ze)優(you)等(deng)品(pin)的(de)乙(yi)酯(zhi),考(kao)慮(lv)到(dao)存(cun)放(fang)因(yin)素(su),在(zai)複(fu)合(he)前(qian)應(ying)使(shi)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)不(bu)大(da)於(yu)2000ppm,zheyangcainengbaozhengfuhezhiliang。qier,yizhizaicunfangguochengzhongxishoudeshuifen,yinweiyizhishuyuyihuifayeti,zaihuifaguochengzhongxuyaoxishoureliang,biaocengyizhidejisuhuifazhuyaorelianglaiyuanjiushikongqizhongshuizhengqideningjiefangre,erningjiedeshuifenzehenkuairongruyizhizhong,jinyibuzengjialeqishuifenhanliang,zhezaixiajikongqixiangduishidudayu80%時尤為突出。鑒於這種情況,在複合前事先測定乙酯中的水分含量就顯得非常重要了。
二、各種水分測定儀的比較
市售的水分測定儀有很多,按測試方法分有以下幾種:
紅外法類儀器,體積小,測定範圍比較寬,精確度差,適合水分含量5%-90%的木材、紙張等材料的測定,結構簡單,價格低廉。
卡爾費休庫侖法類儀器,主要原理:利用化學反應後電導率變化計算,結構複雜,體積較大,測定精確度最高,適合水分含量在100PPm以下的測定。它一般用於陰離子聚合等對水分有非常嚴格要求的化工、醫藥等行業產品測定,或用於多頻次的大型彩印廠使用,價格較貴。
卡爾費休容量法,結構比較簡單,體積和精確度適中,適合水分含量10PPm-10%的測定,一般用於對水分有嚴格要求的化工、醫藥和包裝等行業產品測定,價格從數千元到數萬元不等。
可以看出,對於一般軟包裝行業,在測定乙酸乙酯等溶劑的水分含量時,使用卡爾費休容量法水分測定儀完全可以滿足每日2-10次測定的要求,且經濟性比較好。
卡爾費休容量法水分測定的測定原理
卡爾費休容量法測定水分含量時,主要依據電化學反應:
I2+2eó2I-
在反應池的溶液中同時存在I2和I-時,該反應在電極的正負兩端同時進行,即在一個電極上I2被還原,而在另一個電極上I-被氧化,因此在兩個電極之間有電流通過。如果溶液中隻有I-而無I2同時存在,則兩個電極間沒有電流通過。
卡爾費休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質,把其計量滴入反應池,能與待測溶液中的水發生如下化學反應:
H2O+SO2+I2+3C5H 5N→2C5H5N·HI+C5 H5N·SO3
C5H5N·SO3 CH3 OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI→C5H5N·H I-
該反應持續進行,不斷消耗水,生成I-,一直到反應滴定終點,水分消耗完畢。這時,溶液有微量未發生反應的卡爾費休試劑存在,才能發生I2和I-同時存在的情況,兩個鉑電極之間的溶液開始導電,由電流指示達到終點,停止滴定。從而通過計量已消耗的卡爾費休試劑體積(容量)來標定溶液中的水分含量。
三、卡爾費休電量法的測定原理
dianliangfa,shijiyujiangshiyangrongyuhanyouyidingdiandeteshurongjidedianjieyehou,shuijixiaohaodian,dansuoxudedianbuzaishiyongyibiaodingguodehandianshijiqujinxingdiding,ershitongguodianjieguocheng,shirongyezhongdedianlizizaiyangjiyanghuaweidian:
2I¯—2e ─→I2
所產生的碘又與樣品中的水反應。其終點用雙鉑電極指示。當電解液中碘濃度恢複到原定濃度時,停止電解。然後根據法拉第電解定律


計算出待測試樣的水分含量。
四、選購水分測定儀的注意事項
對於市售的各種卡爾費休容量法水分測定儀,建議軟包裝廠家根據性價比排列,選擇購買時注意以下幾點:
1、 選(xuan)擇(ze)時(shi)最(zui)好(hao)考(kao)慮(lv)自(zi)動(dong)型(xing)儀(yi)器(qi)。手(shou)動(dong)的(de)水(shui)分(fen)測(ce)定(ding)儀(yi)需(xu)要(yao)試(shi)驗(yan)者(zhe)對(dui)玻(bo)璃(li)滴(di)定(ding)管(guan)中(zhong)的(de)試(shi)劑(ji)進(jin)行(xing)目(mu)測(ce),在(zai)達(da)到(dao)終(zhong)點(dian)後(hou)也(ye)需(xu)要(yao)手(shou)動(dong)關(guan)閉(bi),因(yin)各(ge)人(ren)動(dong)作(zuo)習(xi)慣(guan)不(bu)同(tong)而(er)遲(chi)延(yan),會(hui)帶(dai)來(lai)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)誤(wu)差(cha)。
2、 選(xuan)擇(ze)時(shi)應(ying)考(kao)慮(lv)購(gou)買(mai)全(quan)密(mi)閉(bi)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)。裸(luo)露(lu)的(de)卡(ka)爾(er)費(fei)休(xiu)試(shi)劑(ji)因(yin)為(wei)碘(dian)的(de)存(cun)在(zai),非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)吸(xi)收(shou)水(shui)分(fen),待(dai)測(ce)乙(yi)酯(zhi)樣(yang)品(pin)和(he)甲(jia)醇(chun)溶(rong)劑(ji)也(ye)應(ying)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)空(kong)氣(qi)中(zhong)水(shui)分(fen)溶(rong)入(ru)而(er)產(chan)生(sheng)誤(wu)差(cha)的(de)情(qing)況(kuang)。
3、 應ying考kao慮lv計ji量liang泵beng的de壽shou命ming問wen題ti。計ji量liang泵beng是shi屬shu於yu容rong量liang法fa水shui分fen儀yi的de關guan鍵jian部bu分fen,卡ka爾er費fei休xiu試shi劑ji又you是shi腐fu蝕shi性xing很hen高gao的de試shi劑ji,應ying盡jin量liang選xuan購gou由you氟fu塑su料liao等deng耐nai腐fu蝕shi的de材cai料liao製zhi成cheng的de計ji量liang泵beng,防fang止zhi產chan生sheng泄xie漏lou,導dao致zhi儀yi器qi的de報bao廢fei。
4、 電dian極ji問wen題ti。該gai部bu分fen屬shu於yu儀yi器qi的de核he心xin部bu件jian,一yi方fang麵mian應ying具ju有you較jiao高gao的de靈ling敏min度du,另ling一yi方fang麵mian,因yin其qi測ce試shi時shi浸jin泡pao在zai試shi驗yan池chi中zhong,最zui好hao選xuan擇ze配pei備bei優you質zhi的de鉑bo電dian極ji儀yi器qi,以yi保bao持chi電dian極ji壽shou命ming。
另外,要得到精確的測試結果,水分測定儀在使用過程中除了要嚴格按照規程操作外,還應該注意以下問題(以ZD-2型全自動水分測定儀為例):
■ 係xi統tong全quan密mi閉bi問wen題ti。卡ka爾er費fei休xiu試shi劑ji液ye路lu部bu分fen連lian接jie一yi定ding要yao緊jin固gu,從cong試shi劑ji瓶ping到dao計ji量liang泵beng再zai到dao反fan應ying池chi,否fou則ze發fa生sheng試shi劑ji泄xie漏lou將jiang直zhi接jie影ying響xiang測ce試shi結jie果guo。其qi不bu密mi閉bi的de另ling一yi個ge問wen題ti是shi測ce試shi時shi由you於yu卡ka爾er費fei休xiu試shi劑ji在zai試shi驗yan中zhong吸xi收shou空kong氣qi水shui分fen,會hui導dao致zhi滴di定ding終zhong點dian延yan遲chi。
■ 取樣的準確問題。在標定卡爾費休試劑時需要取用10mg水,盡量使用10ul取樣器,這樣不但準確、速度快,還能夠防止水滴粘附。同樣地,取用甲醇試劑、乙酯也有類似的問題,取放完畢後應注意盡量縮短反應池打開的時間。
■ 磁ci性xing攪jiao拌ban速su度du調tiao整zheng。在zai反fan應ying池chi中zhong,因yin為wei滴di定ding試shi劑ji加jia入ru時shi在zai局ju部bu,與yu電dian極ji不bu在zai一yi處chu,因yin此ci攪jiao拌ban速su度du最zui好hao以yi快kuai到dao不bu形xing成cheng湍tuan流liu為wei止zhi,這zhe樣yang可ke以yi最zui快kuai達da到dao終zhong點dian。
■ 滴定速度設定應先快後慢。滴定時先快速以盡量縮短試驗時間,而在接近終點時應變慢,這樣可提高計量精確度。
■ 當dang日ri試shi驗yan完wan畢bi後hou,一yi定ding要yao排pai空kong係xi統tong中zhong的de卡ka爾er費fei休xiu試shi劑ji,然ran後hou用yong甲jia醇chun清qing洗xi幹gan淨jing,千qian萬wan不bu能neng用yong水shui清qing洗xi係xi統tong,因yin為wei其qi不bu容rong易yi揮hui發fa,將jiang造zao成cheng下xia次ci試shi驗yan時shi卡ka爾er費fei休xiu試shi劑ji標biao定ding不bu實shi。
■ 水分測定儀應該遠離強磁場,避免工作時電子顯示跳動,出現不正常現象。
shoudongdeshuifencedingyi,yinweibixushiyongbolizidongdidingguanjiliangkaerfeixiushijihejiachunrongji,erbolididingguanbenshenyinweipinghengyalideguanxi,youbixuyuwaijiejietong。chuleshangmianxuyaozhuyidefangmianwai,zaishiyongshi,haiyinggaizhuyiyixialiangdian:
■ 係統盡量密閉。手動的水分測定儀需要在吸球管路和玻璃滴定管上口加接填充幹燥劑的U型管,以便減少空氣水分對測試結果的幹擾。在空氣相對濕度大於70%的環境下,應盡量不安排水分測試。
■ 在調整滴定管的滴定速度時,最好調整到1滴/秒。滴定速度太快將導致到達終點時產生的延時誤差較大;而滴定速度太慢則會延長測試的過程,上述幹擾容易導致遲遲不到達終點。
五、卡爾費休容量法水分測定過程
在卡爾費休容量法水分測定儀中,有幾種可供選擇的種類,其連接、測定也有所不同,但測定的基本過程相似。以北京蘭德梅克公司的ZD-2型全自動水分測定儀為例,其測定過程如下:
1、 消除溶液空白
在反應池中加入無水甲醇試劑10-15ml(浸沒電極),打開滴定管開始注液,將卡爾費休試劑注入反應池,直至甲醇中的微量水分完全反應完畢,儀器將自動停止並發出報警聲。
2、 標定卡爾費休試劑
按複零鍵,用容量為10ul的取樣器取10mg(10ul)蒸餾水放入反應池中,按滴定開始鍵,儀器開始自動滴定,到達終點時蜂鳴器響,到達終點時指示燈亮,此時數碼管顯示的就是10mg水所消耗的卡爾費休液的體積數,由此可計算出每毫升卡爾費休消耗的水的量。
F=10/A
式中:F-每毫升卡爾費休溶液消耗水的量
10—稱取水的質量(毫克)
A一滴定所消耗的卡爾費休試劑的量
3、 測定水分含量
按複零鍵,用取樣器取10ml被測的乙酸乙酯(或甲苯),加入反應池中。按滴定開始鍵,開始進行滴定,到達終點時蜂鳴器響,終點指示燈亮,其結果按下式計算:
水分含量=A1×F/10000
式中:A1一樣品所消耗的卡爾費休溶液的體積量
F一每毫升卡爾費休液消耗水的質量
10000指加入10ml乙酸乙酯(或甲苯)重量的質量數。
上述兩步反應式綜合計算得:乙酯水分含量=A×1000(A1)
可以看出,上述試驗過程快速,計算簡單,原理容易理解。該試驗方法除用於乙酸乙酯外,同樣可以方便地用於其他有機溶劑如甲苯、二甲苯等。
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