一種測定橡膠中硼含量的方法

2023-05-10 20:54:01

專利名稱：一種測定橡膠中硼含量的方法
技術領域：
本發明涉及一種測定橡膠中硼含量的方法，尤其是石墨爐原子吸收光譜的測定方法。本發明屬於橡膠檢測技術領域。
背景技術：
隨著橡膠工業的不斷發展，橡膠在航天、航空等高科技領域廣泛應用，含硼助劑在橡膠中的應用越來越多。其中一類為硼系阻燃劑，如硼酸鋅、髙硼硼酸鈣等，有效成分均為三氧化二硼，它們是重要的綠色環保型無機阻燃劑，可以部分或完全替代含滷素等阻燃劑。硼酸鋅(2Ζη0·3Β2 O3 ·ηΗ20)可以作為氧化銻或其它滷素阻燃劑的多功能增效添加劑，可以用於天然橡膠、合成橡膠、氯丁橡膠等多種生膠製備的橡膠製品中。高硼硼酸(2Ca0 · 3Β203 · 4H20 )，其水溶性較低，熱穩定性高，具有粒度小、比重小、分散性好的特點， 在阻燃橡膠組合物中，可完全或部分代替硼酸鋅，其協同阻燃作用不變，但相較組合物的成本可以降低。另一大類含硼橡膠原材料為硼醯化鈷粘合劑，(CnH2n+102Co3)B，3彡η彡13，其粘合作用強，在硫化過程中釋放出活性硼酸基，可以吸收膠料中的酸性和鹼性物質，具有耐熱、耐溼、耐蒸汽和減緩金屬鏽蝕的作用，主要用於橡膠金屬複合製品的橡膠配方中。為了對橡膠產品進行質量分析以及剖析研究，需要測定橡膠樣品中特定的物質成分。鑑於含硼助劑在橡膠中的廣泛應用，測試橡膠中的硼含量有助於還原橡膠配方，知悉所用阻燃劑、粘合劑的種類與用量，觀察橡膠助劑的質量，從而保證產品質量。硼的傳統測定方法有氫氧化鈉滴定法、比色法、離子選擇電極法、分光光度法、光電直讀發射光譜法等，大多操作比較複雜，分析速度也比較慢。利用石墨爐原子吸收光譜法，加入基體改進劑提高靈敏度、消除幹擾，可大大提高硼的檢測精度。在檢測技術領域已經見有相關報導。《安慶師範學院學報(自然科學版)》2002年5月第8卷第2期「石墨爐原子吸收法測硼的研究」從試樣酸鹼性介質，加入基體改進劑和鹽溶液熱解塗層三個方面對石墨爐原子吸收法測硼技術進行改進研究。《玻璃與搪瓷》2003年31卷5期「石墨爐原子吸收光譜(GFAAS)法測定石英玻璃中硼的研究」中以Ba(OH)溶液基體改進劑，採用非標準曲線法測試石英玻璃中的硼含量。《山東冶金》2001年2月第23卷第I期「原子吸收石墨爐光譜法分析鋼中硼」中對鋼中硼含量的測試進行了闡述。在橡膠助劑檢測中，《彈性體》2004年第06期報導「硼酸鋅中三氧化二硼含量測定的新方法」，以滴定法測定硼酸鋅中的三氧化二硼含量。HG/T 4072-2008《硼醯化鈷》中介紹了通過焰色反應對硼進行了定性鑑別，但未進行定量分析。目前，使用石墨爐原子吸收光譜法測定橡膠組合物中硼含量的方法尚未見有公開報導
發明內容
發明目的
本發明的目的是提出一種採用石墨爐原子吸收光譜法測定橡膠中硼含量的標準試驗方法。技術方案
本發明通過對橡膠樣品進行處理，以除去樣品中的主體橡膠烴以及炭黑、白炭黑等補強填料，完整的保留了其中硼的成分，之後將樣品處理為澄清透明的溶液，加入Ca(NO3)2為基體改進劑以便於測試。通過石墨爐原子吸收光譜條件的優化，選擇適合硼測試的工作條件以及石墨爐升溫程序，在檢測範圍內，硼的吸光度和濃度遵從朗伯比爾定律，具有良好的線性關係，進而建立起檢測硼含量的標準工作曲線，實現了橡膠中的硼含量的準確測定。首先將試驗中所用的鉬金坩堝以及容量瓶等玻璃器皿均在酸溶液中浸泡、清洗、 乾燥。然後將橡膠樣品細粒放入鉬金坩堝，炭化，灰化，灼燒，溶解，定容至容量瓶。採用標準工作溶液優化測試條件，在優化條件下進行標準工作溶液、空白溶液、樣品溶液吸光度的測量，繪製標準工作曲線，得到樣品溶液中硼的濃度，計算出硼元素的質量分數。為實現本發明，需進行樣品溶液、空白溶液和標準工作溶液的製備，通常採用如下步驟
第一步試驗準備將橡膠樣品剪成細粒。試驗用鉬金坩堝以及容量瓶等玻璃器皿須經稀硝酸浸泡至少24小時，清洗，乾燥。第二步樣品處理稱取一定質量的(精確至O. OOOlg)橡膠樣品，放入鉬金坩堝內(含滷素橡膠需加入濃硫酸，硫酸加入量應能浸潤膠粒)，在低溫電熱板上加熱，炭化完全。放入馬福爐中，550°C進行灰化，時間為3小時。灰分中加入氫氟酸和濃硫酸的混合酸，微波消解，蒸乾，放置在馬福爐中，800°C灼燒20 24小時。用稀鹽酸溶解，溶解液倒入IOOmL
容量瓶中。第三步空白溶液的製備在沒有橡膠樣品而其他條件相同下，進行上述第一、二步驟，製得空白溶液。第四步標準工作溶液的配置國家標準物質研究中心1000 μ g/ml硼標準液，稀釋成標準儲備液，用標準儲備液配製成4點以上的標準工作溶液。第五步樣品溶液稀釋樣品溶液和空白溶液稀釋同樣的倍數N。標準工作溶液和經稀釋的樣品溶液，經稀釋的空白溶液容量瓶中加入同濃度的基體改進劑Ca (NO3)2，用高純水定容。溶液製備完成後，採用石墨爐原子吸收光譜儀硼的靈敏譜線進行測試首先用標準工作溶液優化石墨爐原子吸收光譜儀的工作條件。燈電流5 7. 5mA,波長249. 80nm，狹縫O. 20 O. 70nm，氬氣為保護氣，熱解塗層石墨管，石墨爐升溫程序。採用內標方法在優化條件進行標準工作溶液、樣品溶液和空白溶液硼吸光度的測量，繪製出標準工作曲線，得出樣品溶液中的硼濃度。根據公式計算得出樣品中硼的質量分數。有益效果
本發明實現了橡膠中硼含量測定的技術突破，採用石墨爐原子吸收光譜法測定橡膠中硼含量，該方法具有靈敏度高、選擇性好、抗幹擾能力強的優點，適合用於橡膠製品和輪胎生產線的過程控制和成品檢測。試驗證明，在O. 001% 6. 00%橡膠硼含量的檢測範圍內，硼測定結果的準確度和精密度較高，本發明能夠實現橡膠中硼含量的測定。


圖1為硼的標準工作曲線，以硼標準溶液的濃度為橫坐標，以溶液的吸光度為縱坐標。
具體實施例方式 在此說明，通過下面給出的本發明的幾個具體實施例可以進一步清楚的了解和理解本發明，但它們並不是對本發明的限定，本領域的相關人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行等同替換或者修改，而不脫離本發明技術方案的主旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍中。第一步樣品準備將橡膠樣品剪成長、寬、厚分別為Icm左右細粒。試驗用陶瓷坩堝、鉬金坩堝、容量瓶經10%硝酸浸泡24小時,清洗,乾燥。第二步樣品處理稱取O. 1160g (精確至O. OOOlg)不含滷素橡膠樣品，放入鉬金坩堝內，在低溫電熱板上加熱2小時，炭化完全。放入馬福爐中，550°C灰化3小時。灰分中加入體積比1:1的氫氟酸(優級純，含量> 40. 0%)和濃硫酸(優級純，濃度95 98%)的混合酸，溶解，蒸乾，放置在馬福爐中，800°C下灼燒24小時。用稀鹽酸(1+1，由優級純，濃度為36. O 38. 0%的濃鹽酸加高純水配置而成)溶解，溶解液倒入IOOmL容量瓶中。在沒有橡膠樣品的條件下，同時進行該步操作，製得空白溶液。。第三步標準工作溶液的配置國家標準物質研究中心1000 μ g/ml硼標準液，稀釋成50 μ g/ml標準儲備液,用標準儲備液配製成5點標準工作溶液。第四步樣品溶液稀釋樣品溶液和空白溶液稀釋同樣的倍數N。標準工作溶液和經稀釋的樣品溶液，經稀釋的空白溶液容量瓶中加入O. 6g的基體改進劑Ca (NO3) 2 (優級純)，用高純水定容。第五步採用石墨爐原子吸收光譜儀硼的靈敏譜線進行測試首先優化石墨爐原子吸收光譜儀的工作條件。燈電流6. 5mA,波長249. 80nm，狹縫O. 20nm，氬氣為保護氣，熱解塗層石墨管，進樣量20 μ L。石墨爐升溫程序如下表
權利要求
1.一種測定橡膠中硼含量的方法，其特徵在於採用石墨爐原子吸收光譜法測定橡膠中的硼含量；對橡膠樣品進行前處理，製備成澄清透明的溶液；對空白溶液和樣品溶液同時進行硼含量檢測。
2.根據權利要求1所述的測定橡膠中硼含量的方法，其特徵在於對橡膠樣品進行前處理，製備成澄清透明的樣品溶液，同時配置空白溶液和標準工作溶液，包括下列步驟A試驗準備將橡膠樣品剪成細粒；試驗用鉬金坩堝以及容量瓶等玻璃器皿須經酸泡，酸洗，然後乾燥；B樣品處理稱取一定量的橡膠樣品(精確至O. OOOlg),放入鉬金坩堝內，在低溫電熱板上加熱炭化；然後放入馬福爐中，550°C進行灰化；灰化後的灰分加入氫氟酸和濃硫酸的混合酸，微波消解，蒸乾；再將鉬金坩堝放置在馬福爐中，800°C下灼燒；灼燒後的樣品用鹽酸溶解，溶解液倒入前述容量瓶中；C空白溶液的製備在沒有橡膠樣品的條件下，同時進行上述A和B步驟，製得空白溶液；D標準工作溶液的配置將國家標準物質研究中心1000 μ g/ml硼標準液,稀釋成標準儲備液，用標準儲備液配製成4點以上的標準工作溶液；E溶液的稀釋樣品溶液和空白溶液稀釋同樣的倍數N;F在標準工作溶液，稀釋樣品溶液和稀釋空白溶液的容量瓶內加入同濃度的基體改進劑Ca (NO3)2，用高純水定容。
3.根據權利要求1所述的測定橡膠中硼含量的方法，其特徵在於採用石墨爐原子吸收光譜法對空白溶液和樣品溶液中的硼含量進行檢測，石墨爐工作條件如下燈電流5 7. 5mA,靈敏譜線249. 80nm，狹縫O. 20 O. 70nm，氬氣為保護氣，熱解塗層石墨管，採用標準曲線法在優化條件下進行樣品溶液、空白溶液和標準工作溶液中硼吸光度的測試，繪製出標準工作曲線，得出樣品溶液中的硼濃度；根據公式計算出樣品中硼的質量分數。
4.根據權利要求1或3中所述的測定橡膠中硼含量的石墨爐原子吸收光譜法，其特徵在於硼含量的計算公式為B(%) = (OV*N*l(T6*/m)*100%其中，C-測得硼溶液的濃度；V-定容體積，mL ；N-稀釋倍數;m-橡膠樣品的質量。
全文摘要
本發明公開一種測定橡膠中硼含量的方法，該方法是採用石墨爐原子吸收光譜法測定並計算出橡膠中的硼含量。首先對橡膠樣品進行樣品前處理，經馬福爐高溫灰化，灰分中加入氫氟酸和濃硫酸的混合酸，消解，蒸乾，放置在馬福爐中，800℃下灼燒。用鹽酸溶解灰分，處理成澄清透明的樣品溶液，隨同樣品進行空白試驗。用硼標準儲備溶液配製成4點以上的硼標準工作溶液。在樣品溶液、空白溶液和標準工作溶液中加入同濃度的基體改進劑Ca(NO3)2後用高純水定容。優化石墨爐原子吸收光譜測試條件，測試樣品溶液、空白溶液和標準工作溶液中硼的吸光度，繪製出標準工作曲線，得到樣品溶液中的硼濃度。通過計算得到橡膠樣品中硼的含量(以百分數計)。該測定方法結果精密度和準確度高。
文檔編號G01N21/33GK102998275SQ201210535109
公開日2013年3月27日 申請日期2013年1月7日 優先權日2013年1月7日
發明者嶽敏, 李海燕, 李淑娟, 張翠翠, 範山鷹 申請人:北京橡膠工業研究設計院