應用全自動定氮儀測定ABS樹脂氮含量
1 前言
應用Kjeltec2300全自動定氮儀測定硫酸胺,回收率達100. 24%,測定ABS樹脂中氮含量與美標D1013-93相比差異不顯著,表明全自動定氮儀能簡便、快速、準確地分析大批量ABS樹脂中的氮含量。
ABS樹脂是丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)的三元共聚物,這使其兼有丙烯腈的高度化學穩定性、耐油性和表面硬度,丁二烯的韌性和耐寒性,苯乙烯的良好介電性、光澤和加工性等均衡綜合性能,是一種大宗量的通用型熱塑性塑料。測定ABS樹脂氮含量(可換算為丙烯腈含量),對于檢驗ABS樹脂質量和確定其使用范圍都有實際意義。
凱氏全自動定氮儀能快速、準確測定氮,其操作方法簡單、快速、準確,是順應快速檢測分析發展趨勢的必然產物,已被廣泛應用于谷物、飼料、食品、橡膠中氮的測定,但對ABS樹脂氮含量檢測鮮有報道,并且還沒有相應的國家標準。本工作參照ISO1656及SH/T1157 - 1997,應用jeltec2300全自動定氮儀對ABS樹脂氮含量進行測定,并進行了樣品比對實驗,顯示實驗結果的高度一致性。
2 材料與方法
2.1 實驗原理
2.1.1 凱氏全自動定氮儀測定實驗原理ABS樹脂試樣在催化劑存在下,用硫酸加熱消解,使丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂中丙烯腈的氮轉化成硫酸氫銨,加堿使溶液呈堿性后進行蒸餾,蒸出的氨用硼酸溶液吸收,然后,用鹽酸標準滴定溶液滴定,根據滴定結果計算出氮含量。
2.1.2 美標D1013-93[6]測定實驗原理
ABS樹脂試樣在催化劑存在下,用硫酸加熱消解,使丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂中丙烯腈的氮轉化成硫酸氫銨,加堿使溶液呈堿性后進行蒸餾,蒸出的氨用鹽酸或硫酸溶液吸收,然后,用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定,根據滴定結果計算出氮含量。
2.2 儀器設備
2.2.1 凱氏全自動定氮儀測定用儀器設備
TecatorDs2508消化儀(溫控范圍50~440e);Kjeltec2300全自動凱氏定氮儀;電子天平(感量0. 1g);定氮儀專用消化管(250mL)。
2.2.2 美標D1013-93測定用儀器設備
凱氏燒瓶(800mL);連接球管(Davisson類型);一套合適的凱氏消化和蒸餾裝置;連接管(長度150~200mm)。
2.3 試劑
2.3.1 凱氏全自動定氮儀測定用試劑
片狀凱氏銅催化劑(FOSS公司),硫酸,鹽酸標準滴定溶液( 0. 1mol/mL),甲基紅指示劑溶液(100mg甲基紅溶解在100mL無水乙醇中),溴甲酚綠指示劑溶液(100mg溴甲酚綠溶解在100mL無水乙醇中),氫氧化鈉溶液(10mol/mL), 0. 17mol/mL的硼酸溶液(40g硼酸溶于1L水中,必要時,加熱溶解,然后冷卻溶液至室溫。加入100mL溴甲酚綠指示劑溶液和70mL甲基紅指示劑溶液),硫酸銨。
2.3.2 美標D1013-93測定用試劑
水的純度)若沒有其他說明,水的純度應符合規范D1193中?類水的標準。鹽酸或硫酸(0. 5N),金屬汞或汞的氧化物,甲基紫指示劑溶液。甲基紅指示劑溶液(0. 2g甲基紅溶解于100mL的甲醇,乙醇,或異丙醇中),硫酸鉀,氫氧化鈉溶液(760g/L),硫化物或硫代硫酸鹽溶液(溶解40gK2S或Na2S,或Na2S2O3#5H2O于水中,稀釋至1L),硫酸(比重1. 84)。
2.4 實驗步驟
2.4.1 凱氏全自動定氮儀測定實驗步驟
(1)消化 稱取0. 5~1. 0g(精確至0. 0001g)ABS樹脂樣品,于250mL消化管中,消化溫度為420e,加15mL濃硫酸及一片片狀凱氏銅催化劑,輕輕轉動凱氏消化管,使樣品、催化劑與硫酸充分混合。將凱氏消化管放置在通風櫥內的消化爐上,加熱,使溶液保持微沸,直至試樣完全消解,溶液變成清澈透明的綠色為止。同時做空白試驗。(2)蒸餾及滴定 設定定氮儀分析程序,硼酸接受液設定為40mL,蒸餾水設定為70mL,氫氧化鈉溶液設定為40mL。先做空白,獲取空白值。然后將已經消化好的試樣凱氏消化管逐個放入自動定氮儀上,按儀器要求進行蒸餾,每個樣品只需4~5min即可完成,按N%方式由打印機打印數據。
2.4.2 美標D1013-93測定實驗步驟
(1)稱取一定量的ABS樹脂樣品(準確至1mg)于凱氏燒瓶中,若樣品是液體則使用稱量管。稱取的樣品應含有150 ~250mg的氮。添加0. 5g~0. 75g金屬汞或相當重量的氧化汞, 10gK2SO4, 25~35mLH2SO4(比重1. 84)。
(2)充分混合凱氏燒瓶中的物質,放置在消化架中,首先緩慢加熱直到起泡沉淀,接著繼續增加熱量直到酸液劇烈沸騰并保持2h,最后直到溶液無色透明為止。
(3)凱氏燒瓶冷卻后,加入500mL水和一些小的鋅粒或一些助沸劑(防止暴沸),添加過量(25~30mL) K2S, Na2S,或Na2S2O3溶液。如果使用Na2S2O3溶液,則應與氫氧化鈉溶液(760g/L)混合再一同添加。添加過量(80~90mL)的氫氧化鈉溶液(760g/L),慢慢沿著瓶壁流入瓶中不讓溶液立即與酸液混合。連接連接球管和冷凝器,然后充分混合瓶中的物質。
(4)蒸餾溶液至50mL0. 5N鹽酸或硫酸中,保證與冷凝器相連的連接管一端低于接受瓶中酸的液面。繼續蒸餾直到氨全部收集在接受瓶中(大約300mL蒸餾物)。
(5)加入5~7滴甲基紅或甲基紫指示劑溶液,用0. 5N NaOH溶液滴定過量的酸。
(6)按照同樣的步驟使用同樣的試劑做空白實驗
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