CN103913431B - 二氧化钛酸溶解度的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二氧化钛酸溶解度的测定方法，属于钛白粉性能的检测技术领域。其步骤为：采用分光光度计法测量二氧化钛标准溶液的吸光度，进而绘制出标准曲线；用分光光度计法测量待测溶液的吸光度，然后与标准曲线对比得出酸溶解度；在用硫酸溶解光谱纯二氧化钛时用硫酸铵代替硫酸铝；在用硫酸溶解待测样品时，改变加热方式和冷却方式，并将加热稳定设定为192‑196℃。采用本发明的方法，所获得的测量结果的重现性、准确度的确明显提高。

Description

二氧化钛酸溶解度的测定方法

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛酸溶解度的测定方法，属于钛白粉性能的检测技术领域。

背景技术

二氧化钛俗称钛白粉，本身具有光敏性，能发生催化化学反应。二氧化钛用在涂料上时，发生黄变、失光等，为改善这些不足，生产企业对二氧化钛进行表面包覆处理，在二氧化钛表面包覆SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等金属氧化物膜来降低二氧化钛的光活性，提高产品的耐候性。耐候性是二氧化钛的重要应用指标，二氧化钛包膜效果的好坏决定了二氧化钛的耐候性。

目前，通常根据“二氧化钛酸溶解度”来推定包覆二氧化钛颜料耐老化的好坏。其原理为：在加热一定时间的情况下，二氧化钛溶于浓硫酸，生成硫酸钛和硫酸氧钛，由于二氧化硅在浓硫酸中的溶解度远低于二氧化钛，如果采用二氧化硅包覆在二氧化钛的表面，就会使二氧化钛在浓硫酸中的溶解度下降。包覆程度越致密，二氧化钛在浓硫酸中的溶解度越低，相应的二氧化钛的耐候性越高。因此，二氧化钛酸溶解度可以作为一种表征二氧化钛耐候性的依据。这样一来，包覆二氧化钛耐老化性能检测可以在3-4小时内完成。

其具体操作为：采用分光光度计测定未包覆的二氧化钛的吸光度，建立二氧化钛浓度-吸光度标准曲线；然后测定待测样品（包覆的二氧化钛）的吸光度，进而与标准曲线比较读取待测样品的酸溶解度。由此可见，所测二氧化钛酸溶解度的重现性（准确度），与待测样品的吸光度和标准曲线的准确性有关；而待测样品的吸光度与其实际溶于硫酸的量有关，进而与酸解条件有关。标准曲线的准确性与二氧化钛的溶剂有关。

发明内容

本发明的目的在于通过改变具体测量条件，从而提供一种测量结果重现性好、与真实结果一致的二氧化钛酸溶解度的测定方法。

本发明的二氧化钛酸溶解度的测定方法，

步骤1，用浓硫酸溶解光谱纯二氧化钛，得不同浓度二氧化钛标准溶液；采用分光光度计法测量二氧化钛标准溶液的吸光度，进而绘制出标准曲线；

步骤2，在加热条件下用浓硫酸溶解待测样品，冷却后得待测溶液；采用分光光度计法测量待测溶液的吸光度，然后与标准曲线对比得出酸溶解度；

其改进在于，

（1）步骤1中，在用硫酸溶解光谱纯二氧化钛时加入硫酸铵，硫酸铵的用量为二氧化钛用量的15倍；

（2）步骤2中：先向容器中加入待测样品，然后加入浓硫酸，再对容器进行加热；

采用磁力搅拌油浴锅加热，温度设置为192-196℃；

采用冰水浴冷却。

本发明的方法中，所述浓硫酸的质量浓度为92.5%。

所述采用分光光度计法测量吸光度的具体步骤，采用其常规操作方法，本发明对其操作步骤、参数没有特殊要求；属于本领域技术人员的公知常识。

本发明的方法，采用磁力搅拌油浴锅的加热温度优选设定为195℃。在此温度条件下，测定结果重现性好、准确度高，能准确地表征待测样品的耐候性。

标准液中二氧化钛的吸光度，受到溶剂的影响是本领域技术人员公知的；但是溶剂的改变具体会对吸光度产生怎样影响，目前是未知的。本发明在实验中偶然发现，步骤1中，在用硫酸溶解光谱纯二氧化钛时用硫酸铵代替硫酸铝之后，所制备的标准曲线发生了改变；而采用改变之后的标准曲线获得的待测样品的酸溶解度更能准确的表征其耐候性。

本发明通过实验发现，待测样品溶于硫酸时的温度、加热方式、溶解后的冷却方式均会影响测定结果。在加热温度确定的条件下，相较于采用沙浴锅等方式加热，采用磁力搅拌油浴锅加热所获得的测定结果的重现性更好。在加热方式等其他酸解条件相同的情况下，加热温度在192-196℃时，测定结果的重现性更好。相较于把加热酸解后的混合液直接倒入纯净水冻的冰里，采用冰水浴法降温，所获得的测定结果的重现性很好。本发明所采用的加热方式、温度、溶解后的冷却方式及物料混合方式，虽然都是常规手段，其相应的作用表面看来没有什么明显不同；但是采用上述技术手段之后，所获得的测量结果的重现性、准确度的确明显提高；该结果超出了本领域技术人员的预料。

有益效果

测定结果重现性好、准确度提高、能准确地表征待测样品的耐候性。

附图说明

图1，实施例1绘制的标准曲线图；

图2，对比例4绘制的标准曲线图。

具体实施方式

下述实施例中所用浓硫酸的浓度为92.5%。

实施例1

准确称量1.0000g光谱纯二氧化钛，转移到300mL的锥形瓶里，加入15g硫酸铵和20mL浓硫酸，摇晃混合均匀，然后缓慢加热至完全溶解。冷却到室温，用80mL蒸馏水稀释，转移到1L的容量瓶中。用蒸馏水润洗锥形瓶，把洗液加到容量瓶中，用蒸馏水稀释至800mL，然后小心加入80mL浓硫酸，混合，冷却到室温，用蒸馏水定容到1000mL。配制成的TiO₂标准溶液的浓度为0.001g/mL，静置1周后使用。

用移液管分别移取2、4、6、8mL的TiO₂标准溶液到100mL容量瓶中，加入10mL30%的过氧化氢，用10%的硫酸定容到刻度，摇匀。

配制参比溶液，加10mL30%的过氧化氢到100mL容量瓶中，用10%的硫酸稀释到刻度。以上配制的4个样品的TiO₂浓度为20、40、60、80mg/L。将TiO₂mg/L浓度转化成TiO₂%酸溶度，需要除以8（通过计算得到）。静置1h后，以参比溶液为空白，用10mm比色皿400nm处测定4个标准溶液的吸光度，结果保留两位小数。以TiO₂%酸溶度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（图1）。

实施例2

采用分光光度计法测量待测样品的吸光度

打开磁力搅拌油浴锅电源，将温度设置为目标加热温度。用干净的100ml烧杯准确称量0.2000g待测样品，加入10ml浓硫酸，轻轻摇动，使样品都被硫酸浸润。待油浴温度到达设定温度，把装有样品的烧杯放入油浴锅中进行消解；烧杯上盖好表面皿，防止酸雾带走样品，减少误差。整个消解过程60分钟，在消解结束前3分钟，把装有冰水的容器放在油浴锅旁，消解1小时后，拿掉表面皿，用钳子夹住烧杯，迅速把烧杯放入装有冰水的容器中冷却。冷却后，将烧杯里的物质转移到100mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯，把洗液转移到容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻度，摇匀。用两张滤纸过滤，把滤液收集到干燥过的容器里，保证滤液干净、不浑浊，若有浑浊，重新过滤。移取10mL滤液到25mL容量瓶中，加2mL 30%过氧化氢。用10%的硫酸稀释到刻度，混匀。配制空白溶液，加2mL 30%过氧化氢到25mL容量瓶中，用10%的硫酸稀释到刻度，混匀。静置1h后，用10mm的比色皿，测定样品在400nm处的吸光度。将测得的吸光度与实施例1制作的标准曲线对比，得待测样品的酸溶解度。

实施例3

以一批R838产品为例，采用实施例2的操作步骤、参数；分别将目标加热温度设定为170、180、190、200、192、195、196℃；在每一温度条件下重复进行7次测量；测量结果如表1（表1中的酸溶度即酸溶解度）：

表1

	170	180	190	200	192	195	196
								1	4.0	5.4	5.1	5.7	5.1	5.0	4.9
2	4.9	4.8	4.9	6.0	5.0	4.9	4.9
								3	3.7	4.3	5.0	6.1	5.0	5.0	5.0
4	4.2	5.2	4.8	5.6	4.8	4.9	5.0
								5	4.6	4.7	5.2	5.8	5.2	5.1	5.1
6	3.8	4.3	5.3	6.2	5.1	5.0	5.2
								7	4.5	5.1	5.1	5.9	5.1	5.1	5.1

从以上数据看，温度到192-196℃，测量结果重现性较好。后来又在192-196℃之间，做了大量数据，最终确定温度为195℃。

对比例1

采用与实施例3相同的待测样品，采用“195℃”的加热温度和“先把浓硫酸加热到规定的温度再加入样品”的加料方式，其他操作与实施例2相同；重复进行7次测量，测量结果如表2：

表2

次数	1	2	3	4	5	6	7
								酸溶解度	5.1	4.9	5.0	5.3	5.1	5.1	4.6

。与实施例3的测量结果比较说明，采用该加料方式，获得的测量结果重现性较差。

对比例2

采用与实施例3相同的待测样品，采用“195℃”的加热温度和“沙浴”加热方式，其他操作与实施例2相同；重复进行7次测量，测量结果如表3：

表3

次数	1	2	3	4	5	6	7
								酸溶解度	5.4	4.9	5.2	5.0	5.1	4.5	4.9

。与实施例3的测量结果比较说明，采用该加热方式，获得的测量结果重现性较差。

对比例3

采用与实施例3相同的待测样品，采用“195℃”的加热温度和“加热后的硫酸与样品的混合物直接倒入纯净水冻的冰里”的冷却方式，其他操作与实施例2相同；重复进行7次测量，测量结果如表4：

表4

次数	1	2	3	4	5	6	7
								酸溶解度	5.2	4.6	5.1	5.4	5.3	4.9	4.7

与实施例3的测量结果比较说明，采用该冷却方式，获得的测量结果重现性较差。

对比例4

用等量的硫酸铝代替硫酸铵，其他操作与实施例1相同；获得的标准曲线如图2所示。将实施例3在195℃条件下测得的吸光度与图2所示的标准曲线对比，获得的酸溶解度如表5所示：

表5

次数	1	2	3	4	5	6	7
								酸溶解度	5.2	5.0	5.3	4.9	5.4	5.3	5.5

所得酸溶解度偏高，且重现性较差，所表征待测样品的耐候性与实际实用过程中其耐候性不一致。

采用本发明的方法对杜邦R706、道恩R2195、南京NR950、我公司R838和R818进行检测，将检测结果与客户反映的耐候性比对发现：酸溶度越低，二氧化钛在一定条件下的稳定性越好（即耐候性越好），与客户反映的耐候性相吻合。

Claims (1)

1.一种二氧化钛酸溶解度的测定方法，

步骤1，用浓硫酸溶解光谱纯二氧化钛，得不同浓度二氧化钛标准溶液；采用分光光度计法测量二氧化钛标准溶液的吸光度，进而绘制出标准曲线；

步骤2，在加热条件下用浓硫酸溶解待测样品，冷却后得待测溶液；采用分光光度计法测量待测溶液的吸光度，然后与标准曲线对比得出酸溶解度；

其改进在于，

（1）步骤1中，在用硫酸溶解光谱纯二氧化钛时加入硫酸铵，硫酸铵的用量为二氧化钛用量的15倍；

（2）步骤2中，先向容器中加入待测样品，然后加入浓硫酸，再对容器进行加热；

采用磁力搅拌油浴锅加热，温度设置为195℃；

采用冰水浴冷却。