SH-T 1770-XXXX塑料 聚乙烯水分含量测定

ICS83.080.20G31中华人民共和国石油化工行业标准SHSH/T1770—2010塑料聚乙烯水分含量的测定Plastics-DeterminationofwatercontentforPolyethylene（ISO15512：2008方法B，MOD）2010-11-22发布2011-03-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布SH/T1770—2010I前言本标准修改采用ISO15512:2008《塑料－水分含量的测定》中方法B。本标准与ISO15512:2008中方法B的差异如下：——增加警告描述。（标准名称后）——根据加热方式不同，将加热单元分为瓶式加热法（方法A）和管式加热法（方法B）。（4.2）——将图1由管式加热示意图改为瓶式加热示意图。（4.2）——将加热炉的最大加热温度由300℃改为至少250℃。（4.2）——增加了气体流量计、瓶式加热用样品瓶和分析天平等仪器。（4.3、4.5和4.6）——未具体规定气体流量计的流速，提出用于材料的同类比较时，每次试验应固定载气流量的要求。（6.2）——给出聚乙烯水含量测定的推荐试验温度为180℃。（6.2）——设备检查中增加可使用其他合适标准样品的注。（6.3）——测定步骤细分瓶式加热法和管式加热法的描述。（6.4.1和6.4.2）——增加试样量的脚注，为在实验室间比较数据，优先推荐样品量为1g。（6.4.3表1）——测定结果由精确至0.01％改为精确至0.001％。（第七章）——给出了精密度的具体描述。（第八章）本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国石油化工集团公司提出。本标准由全国塑料标准化技术委员会石化塑料树脂产品分会（SAC/TC15/SC1）归口。本标准负责起草单位：中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司树脂应用研究所。本标准参加起草单位：中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司质量监督检验中心。本标准主要起草人：王晓丽、许越峥、石迎秋、祁桂义、吴彦瑾、王文红。SH/T1770—2010II引言水分含量测定的实验室间再现性通常很差，主要原因在于样品包装、样品处理、仪器及其设置的差异。为了在两个实验室比较数据，特别要注意样品包装和处理。例如：样品应装在具盖玻璃瓶或隔水密封袋内，样品处理应在干燥氮气或干燥空气中进行。与受试材料、所用试验设备、实际环境相比，应优先考虑试验温度。如果温度太低，测试材料中的水分蒸发不完全；而温度太高，由于降解反应，又会产生水分。本标准中，为了选择合适的试验温度，以提高实验室间再现性，给出了优选加热温度的方法。SH/T1770—20101塑料聚乙烯水分含量的测定警告——使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。1范围本标准规定了用卡尔·费休库仑法测定聚乙烯（PE）中水分含量的方法，该方法测定的水分含量与按照ISO62[1]测定的吸水性（动态和平衡态）不同。本标准适用于测定聚乙烯颗粒中的水分含量，也适用于聚乙烯制品中水分含量的测定。本方法适用于测定的水分含量水平可达0.01％或更低。注：水分含量是材料加工的一个重要参数，一般低于相关材料标准中的规定。2原理和反应式样品称量后放置在加热炉内，试样中的水分在高温下蒸发，用惰性载气（通常是干燥氮气）将水蒸气送至滴定池内，以卡尔·费休库仑法滴定水分。二氧化硫和试样中的水将碘还原，生成三氧化硫和氢碘酸，传统卡尔费休试剂中含有碘，而库仑技术是从碘化物电解产生的碘。根据法拉第原理，产生碘的物质的量与消耗的电量成正比，即1mg水消耗10.71C电量，从而通过消耗的总电量计算出水分含量。反应式如下：I2+SO2+H2O→2HI+SO32I-－2e-→I23试剂和材料除非另有说明，在分析中仅使用分析纯试剂和蒸馏水或相应纯度的水。3.1阳极溶液含有碘离子（为在反应混合物中产生碘），与仪器说明书一致（用于有隔膜滴定池）。3.2阴极溶液甲醇（或其他合适的有机溶剂）中含有合适的盐，与仪器说明书一致（用于有隔膜滴定池）。3.3通用试剂含有碘离子（为在反应混合物中产生碘），与仪器说明书一致（用于无隔膜滴定池）。3.4中和溶液含有约4mg/mL水的碳酸丙烯酯、乙二醇甲醚（2-甲氧基乙醇）或甲基纤维素的溶液。注：一般试验中很少用到。3.5分子筛3A，用作载气的干燥剂。3.6硅胶颗粒状，直径约2mm，用作载气的初级干燥。3.7真空硅脂水分含量很低或不含水并且具有低的吸水性，用于磨砂玻璃连接处的润滑，以确保系统的密封性。3.8氮气(N2)水分含量小于5mg/kg。SH/T1770—201024仪器4.1卡尔·费休库仑滴定仪包括控制单元和滴定池，见图1。滴定池由有隔膜或无隔膜电解池、双针铂电极和磁力搅拌器组成。滴定仪电解产生的碘与滴定池中的水分发生化学计量反应，将产生碘所消耗的电量转化为水分的量，并直接以数字读出。许多应用中无隔膜电解池准确度已经足够，如果需要达到更高的准确度，推荐使用有隔膜电解池。4.2水蒸发器包括能至少加热至250℃的加热单元、温度控制单元、气体流量计和装有干燥剂的气体干燥管，见图1。根据加热方式不同，加热单元分为：——瓶式加热法（方法A），包括加热炉和样品瓶，见图1；——管式加热法（方法B），包括加热炉和加热管，加热管类型见图2。4.3气体流量计流量控制满足试验要求。4.4微量注射器容量10µL。4.5样品瓶或样品舟瓶式加热法，可以使用玻璃瓶为样品瓶，样品瓶足以盛装样品并能放入加热炉中。管式加热法，可以使用由铝箔制成任意形状的样品舟，样品舟足以盛装样品并能放入加热管中。4.6分析天平最小分度值1mg。1——卡尔·费休库仑滴定仪；6——水蒸发器；10——气体流量计；2——废气；7——样品瓶；11——温度控制单元；3——滴定池；8——加热炉；12——氮气。4——滴定控制单元；9——气体干燥管（填充干燥剂）；5——电源；图1卡尔·费休库仑法测定PE中水分含量示意图（瓶式加热法）SH/T1770—20103a）推杆型b）磁铁型1——样品舟；3——样品舟入口；2——样品入口；4——磁铁。图2加热管（管式加热法）5样品制备样品可以是颗粒料、粉料、型材或模塑件等。型材或模塑件应切割至尺寸小于4mm×4mm×3mm。选取不多于10g的典型样品，由于样品量很少，注意确保样品具有代表性。为保证试验准确度，特别要注意样品包装，例如：样品可装在具盖玻璃瓶或隔水密封袋内。6步骤6.1注意事项由于被测水分含量很低，样品在样品舟、空气或转移设备中的任何时间都应最大限度的注意避免被污染。吸湿的树脂样品应不受大气影响。为保证试验准确度，特别要注意样品处理。例如：样品处理应在干燥氮气或干燥空气中进行。6.2仪器准备按照仪器说明书安装卡尔·费休库仑滴定仪（4.1）和水蒸发器（4.2），将干燥剂（3.5、3.6）填入气体干燥管（4.2）。在使用有隔膜电解池时，将大约200mL（按容器大小调整）阳极溶液（3.1）倒入阳极电解池，将10mL阴极溶液（3.2）倒入阴极电解池中。阴极液面应低于阳极液面，以防止阴极溶液的污染物倒流。在使用无隔膜电解池时，将大约200mL（按容器大小调整）通用试剂（3.3）倒入电解池中。打开电源，启动测试方法。如果显示的电压值远低于终点设定值，表明阳极溶液中碘过高，加入50µL～200µL中和溶液（3.4）。注：不同厂家的终点设定值略有差异，通常电压值远低于该设定值时，仪器会自动提示过滴定。SH/T1770—20104连接水蒸发器和滴定池间的连接管路，同时打开滴定池的搅拌器，调节气体流量计（4.3），使导气管在滴定池里的气泡一个一个地冒出，且气泡分散上升而不连成串。用于材料的同类比较时，每次试验应固定载气流量。将加热炉升至规定试验温度，以驱除水蒸发器（4.2）中的残留水分。试验温度应参考材料标准,推荐180℃。因为试验温度依赖于所用仪器和实际的环境，推荐按照附录A规定的方法优选试验温度。如果在材料标准中没有规定试验温度或没有材料标准，也推荐使用附录A的方法优选试验温度。抬起滴定池并轻轻摇动，以去除瓶壁上的残留水。在滴定模式下搅拌溶液几分钟，干燥并稳定内部环境。重新连接蒸发器和滴定池间的连接管，确保载气在整个滴定过程中流通。此时仪器准备完毕。6.3设备检查6.3.1为检查卡尔·费休库仑滴定仪状态是否正常，需用已知量的水进行测量。使用10µL微量注射器(5.3)向滴定池中仔细注入5µL水，测量结果应在5000µg±250µg之内。注：也可使用其他合适的水标准样品。6.3.2为检查整个系统状态是否正常，在150℃用50mg二水合酒石酸钠(Na2C4H4O6·2H2O)进行测量,结果应在15.6%±0.5%之内。注：为检查整个系统状态是否正常，也可使用一水合柠檬酸钾(K3C6H5O7·H2O)标准样品或其他标准样品，使用方法参见所购标准样品证书。6.4测定6.4.1瓶式加热法（方法A）根据仪器说明书的要求进行样品瓶前处理准备。测试前，先取空的样品瓶(4.5)，分别用铝箔封口并加盖，放置于仪器的漂移和空白测定位置。然后，在相同试验条件下，直接用样品瓶(4.5)快速称量样品，并用铝箔封口并加盖，放置于仪器的样品测定位置。启动样品测量程序，开始测定。视仪器情况，确定空白值测量次数。6.4.2管式加热法（方法B）将样品舟(4.5)放置在加热管内，推至加热炉加热区内干燥，同时也将样品舟入口处的残留水分清除。待仪器背景漂移稳定后，将样品舟移至样品入口处，使其冷却。直接用样品舟（需将其从加热管中移出）称量样品（见4.4）或用铝箔（见下段）称量样品。如果样品舟是由玻璃或其他使用后不可丢弃的材料制成，可以使用铝箔包住试样，以防止样品熔融粘住样品舟。该方式也可为防止将样品移入样品舟过程中洒落样品。如果直接用样品舟称量样品，应尽快将样品舟放回加热管中。如果使用铝箔称量样品，无论是从样品入口还是样品舟入口放入，都应尽快包裹样品和放入样品舟。启动样品测量程序，将装好样品的样品舟推入加热炉的加热区内开始测定。如需进行空白试验，在相同的试验条件下，使用空样品舟或空铝箔进行空白值的测量。视仪器情况，确定空白值测量次数。6.4.3试样量所需试样量见表1，准确称量至1mg。表1试样量水分含量，w％试样质量，mgw＞10.1≤m＜0.20.5＜w≤10.2≤m＜0.40.1＜w≤0.50.4≤m＜1w≤0.1m≥1aa为在实验室间比较数据，优先推荐样品量为1g。SH/T1770—201057结果表示试样水分含量w按公式（1）计算，以质量分数％表示。410-×=试样水mmw………………………………………………………………(1)式中：m水——试样中测得水的质量，单位为微克（µg）；m试样——试样质量，单位为克（g）。以两次测定结果的算术平均值作为试验结果，精确至0.001％。8精密度同一样品在同一实验室，由同一操作员使用相同的设备，按相同的试验方法，在短时间内相互独立测定，在95%的置信水平下，两次平行测定所得结果的差值应不大于0.003%。9试验报告试验报告应包括下列内容：a）注明采用本标准；b）标识样品的详细内容；c）所用方法A或B；d）试验温度、试样量和氮气流量；e）起始漂移值和空白值；f）两次测量值和平均值；g）仪器和所用仪器设置的细节；h）试验日期；i）任何可能影响测定结果的因素。SH/T1770—20106附录A（资料附录）ISO15512:2008塑料水分含量测定试验温度的优选方法A.1步骤通过在几个温度下测定水分含量来优选材料的试验温度。不同温度点的间隔需要按照图A.1所绘曲线的方法来选择。从120°C至220°C的温度范围内，推荐的优选试验温度的最大温度间隔为20°C。辅助进行溶液黏度试验，可以确认是否有产生水的反应发生。X——温度，°C；Y——水分含量，％；Ⅰ——温度偏低；Ⅱ——优选温度；Ⅲ——温度偏高。图A.1优选试验温度A.2结果推断在Ⅰ区，样品水分没有完全蒸发，随温度升高水分含量成比例增加。在Ⅱ区，所测水分含量几乎接近恒定