CN108613997A - 一种测定橡胶中硬脂酸钙含量的方法 - Google Patents

一种测定橡胶中硬脂酸钙含量的方法 Download PDF

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任纪文
张晓玲
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Abstract

本发明涉及一种检测橡胶中硬脂酸钙含量的方法，包括以下步骤：1)制备3个以上具有不同硬脂酸钙含量的橡胶标准样品；2)将步骤1)所述的标准样品制备为样片；3)利用X射线荧光光谱仪分别测定所制备标准样品样片中钙元素的特征荧光谱线强度，建立钙元素含量与所述特征荧光谱线强度的标准曲线，得到标准曲线方程W；4)使用与制备所述标准样品样片相同的方法制备待测样品样片，再利用X射线荧光光谱仪分析待测样品样片，获得钙元素的特征荧光谱线强度，根据步骤3)中所得标准曲线方程计算待测样品的硬脂酸钙含量。本发明的测试方法快速、准确、样品处理简单，单次测量一个样品只需要2分钟，完全能满足橡胶工业生产中硬脂酸钙快速检测的需要。

Description

一种测定橡胶中硬脂酸钙含量的方法
技术领域
本发明属于分析化学技术领域，具体地说是一种采用X射线荧光法测定橡胶中硬脂酸钙含量的方法。
背景技术
硬脂酸钙在丁基橡胶、卤化丁基橡胶等产品中有着广泛的应用，在丁基橡胶中硬脂酸钙主要作为分散剂，卤化丁基橡胶中硬脂酸钙主要作为分散剂及卤素吸收剂。其含量高低对产品的质量以及下游企业的加工应用过程有着巨大的影响。
橡胶企业一般采用间接法来测定橡胶中的硬脂酸钙含量，即通过测定钙元素含量或硬脂酸基团含量间接地得到硬脂酸钙含量。近年来，最常用的钙离子含量测定方法有络合滴定法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、薄层色谱法、气质联用法等。络合滴定法操作步骤繁琐、分析耗时长，整个过程一般需要6-8小时。原子吸收光谱法、原子发射光谱法、薄层色谱法等不能对硬脂酸钙进行准确定量。而气质联用法虽能准确且痕量检测，但设备昂贵，用于分析0.5～3wt％含量的硬脂酸钙性价比过低。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用X射线荧光光谱准确、快速测定橡胶中硬脂酸钙含量的分析方法。
本发明包括以下步骤：
一种检测橡胶中硬脂酸钙含量的方法，包括以下步骤：
1)制备3个以上具有不同硬脂酸钙含量的橡胶标准样品；
2)将步骤1)所述的标准样品制备为样片；
3)利用X射线荧光光谱仪分别测定所制备标准样品样片中钙元素的特征荧光谱线强度，建立钙元素含量与所述特征荧光谱线强度的标准曲线，得到标准曲线方程W＝aI+b，其中，W为硬脂酸钙的含量，I为钙元素的特征荧光谱线强度，a为标准曲线的斜率，b为标准曲线的截距；
4)使用与制备所述标准样品样片相同的方法制备待测样品样片，再利用X射线荧光光谱仪分析待测样品样片，获得钙元素的特征荧光谱线强度，根据步骤3)中所得标准曲线方程计算待测样品的硬脂酸钙含量，其中待测样品样片中除硬脂酸钙外不包含其它钙源。
优选地，步骤1)的制备方法为用溶剂溶解未添加硬脂酸钙的橡胶，准确称量制成标准母液，然后加入不同重量的硬脂酸钙，充分搅拌均匀后干燥，将溶剂挥发，制得硬脂酸钙含量不同的橡胶标准样品。
优选地，其中步骤1)中所述橡胶包含丁基橡胶和溴化丁基橡胶。更优选地，本发明所用橡胶包含丁基橡胶和溴化丁基橡胶。
优选地，步骤1)中所述标准样品的数目为5～10个。
优选地，步骤1)中所述溶剂为正己烷，所述未添加硬脂酸钙的橡胶的质量占所述标准母液质量的1-25％。
优选地，步骤1)中所述橡胶标准样品中硬脂酸钙的含量基于所述橡胶按质量计为0.5～3％。
进一步地，步骤1)中所述干燥为在真空烘箱中干燥，干燥温度优选为40-75℃，更优选60℃。
进一步地，步骤2)中样片的制备方法为将步骤1)中制备的标准样品放入模具中，用热压机热压，制成样片，所述样片尺寸优选为可覆盖住模具的开口并允许光程透过，更优选长×宽×高分别为5×5×1cm，所述模具优选两侧贴有惰性膜材料，所述惰性膜材料优选为聚四氟乙烯。
进一步地，步骤2)中热压机的热压温度为100℃-160℃，优选150℃，热压压力为2MPa至所述热压机的压力上限值，优选5MPa，时间优选5min。
优选地，步骤3)中X射线荧光光谱仪的测定条件为铑靶、Kα线，优选激发电压50kV，优选激发电流10mA。
本发明提供一种橡胶中硬脂酸钙含量的X射线荧光光谱分析方法，该方法快速、准确、样品处理简单，单次测量一个样品只需要2分钟，完全能满足橡胶工业生产中硬脂酸钙快速检测的需要，且所用设备、溶剂成本不高。
附图说明
图1示出了根据实施例1绘制的标准样品钙元素含量与荧光强度值的标准曲线。
具体实施方式
本发明实施例中所用仪器及试剂为：热压机，美国CARVER，型号4386；能量色散型X射线荧光光谱仪，日本岛津，型号EDX-LE；正己烷，分析纯；硬脂酸钙，分析纯，天津金汇太亚化学试剂有限公司；溴化丁基橡胶，信汇自制(具体可参考美国专利US3099644，在此全文引入作为参考)。
本发明的方法，具体包括如下的步骤：
1)标准样品的制备
用正己烷溶解未添加硬脂酸钙的溴化丁基橡胶作为母液。将不同重量的硬脂酸钙加入到准确称量的母液中，充分搅拌均匀后在60℃的真空烘箱中将溶剂挥发，制得硬脂酸钙含量不同的溴化丁基橡胶标准样品，其硬脂酸钙占溴化丁基橡胶的质量浓度分别为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％。
2)制备标准样品样片
将制备的具有不同硬脂酸钙含量的标准样品，各取10g，放入圆形热压模具中，模具两边贴上聚四氟乙烯膜，经热压机热压(热压温度150℃，压力5MPa，热压时间5min)制成长×宽×高为5×5×1cm的样片。
3)标准曲线的建立
利用X射线荧光光谱仪分别测定所制备标准样品样片中钙元素在3.69keV处的特征荧光谱线强度(如表1所示)，X射线荧光光谱仪的测定条件为铑靶、Kα线，激发电压50kV，激发电流10mA。
表1.标准样品中不同硬脂酸钙含量与对应的荧光强度值
从上述的数据中建立钙元素含量与荧光强度值的标准曲线，具体如图1所示，得到标准曲线方程W＝1.398I-0.171，R2＝0.9999。
4)分析样品硬脂酸钙含量
各取10g十个不同批次生产的溴化丁基橡胶(信汇自制，具体可参考美国专利US3099644，在此全文引入作为参考；由于制备时加入的硬脂酸钙含量不同，以及制备中反应过程造成的损失而使不同批次间硬脂酸钙含量不确定，且不同)，使用制备标准样品样片的方法制备10个待测样品样片，再利用X射线荧光光谱仪分析待测样品样片，X射线荧光光谱仪的测定条件为为铑靶、Kα线，激发电压50kV，激发电流10mA，获得钙元素在3.69keV处的特征荧光谱线强度，根据标准曲线方程计算待测样品的硬脂酸钙含量(结果见表2)。
另使用化学滴定法测定上述10种溴化丁基橡胶中硬脂酸钙的含量，所述化学滴定法具体为：将进行橡胶灰分测试后得到的灰分用5mL 1:1盐酸溶解后，转移至250mL容量瓶中，用蒸馏水反复冲洗坩埚，稀释至刻度，摇匀。用移液管移取样品100mL于250锥形瓶中，用1mol/L氢氧化钠调节pH值为9～10，依次加入10mL缓冲溶液，1:1三乙醇胺25mL，1％铬黑T指示剂0.095g，用EDTA标准溶液滴定至蓝色即为终点，然后通过计算得到硬脂酸钙含量(具体参见GB/T15452-2009)(结果见表2)。
将本发明方法测定的结果与化学滴定法进行比较，结果见表2，从表中数据分析，使用X射线荧光法测得的硬脂酸钙含量与化学滴定法基本一致，但样品处理简单，在保证测试准确的基础上，方法更为快速便捷。
表2.X-射线荧光法与化学滴定法测定硬脂酸钙含量比较

Claims (10)

1.一种检测橡胶中硬脂酸钙含量的方法，包括以下步骤：
1)制备3个以上具有不同硬脂酸钙含量的橡胶标准样品；
2)将步骤1)所述的标准样品制备为样片；
3)利用X射线荧光光谱仪分别测定所制备标准样品样片中钙元素的特征荧光谱线强度，建立钙元素含量与所述特征荧光谱线强度的标准曲线，得到标准曲线方程W＝aI+b，其中，W为硬脂酸钙的含量，I为钙元素的特征荧光谱线强度，a为标准曲线的斜率，b为标准曲线的截距；
4)使用与制备所述标准样品样片相同的方法制备待测样品样片，再利用X射线荧光光谱仪分析待测样品样片，获得钙元素的特征荧光谱线强度，根据步骤3)中所得标准曲线方程计算待测样品的硬脂酸钙含量，其中待测样品样片中除硬脂酸钙外不包含其它钙源。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1)中的制备方法为用溶剂溶解未添加硬脂酸钙的橡胶，准确称量制成标准母液，然后加入不同重量的硬脂酸钙，充分搅拌均匀后干燥，将溶剂挥发，制得硬脂酸钙含量不同的橡胶标准样品。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤1)中的橡胶为丁基橡胶或卤化丁基橡胶。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤1)中所述标准样品的数目为5～10个。
5.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)中所述溶剂为正己烷，所述未添加硬脂酸钙的橡胶的质量占所述标准母液质量的1-25％。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤1)中所述橡胶标准样品中硬脂酸钙的含量基于所述橡胶按质量计为0.5～3％。
7.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)中所述干燥为在真空烘箱中干燥，干燥温度优选为40-75℃，更优选60℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤2)中样片的制备方法为将步骤1)中制备的标准样品放入模具中，用热压机热压，制成样片，所述样片尺寸优选为可覆盖住模具的开口并允许光程透过，更优选长×宽×高分别为5×5×1cm，所述模具优选两侧贴有惰性膜材料，所述惰性膜材料优选为聚四氟乙烯。
9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤2)中热压机的热压温度为100℃-160℃，优选150℃，热压压力为2MPa至所述热压机的压力上限值，优选5MPa，优选热压时间5min。
10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤3)中X射线荧光光谱仪的测定条件为铑靶、Kα线，优选激发电压50kV，优选激发电流10mA。
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