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氟碳涂料基料中氟含量的测定
1
引言是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料;又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。在各种涂料之中,氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大,碳氟键能强,具有特别优越的各项性能。耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性,而且具有独特的不粘性和低摩擦性。经过几十年的快速发展,氟涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。成为继丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高性能涂料之后,综合性能最高的涂料品牌。应用比较广泛的氟树脂涂料主要有PTFE
、PVDF
、FEVE
等三大类型。最早的“氟碳涂料”其实早在1938
年就诞生了,就是大家熟知的杜邦公司的特氟隆涂层,即聚四氟乙烯(PTFE
)、聚全氟丙烯(FEP
)等共聚合物。这类材料其独特优异的耐热(180
℃-260
℃)
、耐低温(-200
℃)
、自润滑性及化学稳定性能等,而被称为“拒腐蚀、永不粘的特富龙”,氟碳漆一般分为三氟和四氟,四氟的防腐性能更高。由于使用时需要极高液化的温度,对颜料的分散性很差,因此一直只被用在不沾锅,医疗,航空等领域,没有进入建筑领域。一直到1965
年美国Pennwalt
公司开发成功以聚偏二氟乙烯(PVDF
)(商标Kynar 500)
为基料的建筑用氟碳涂料以来,氟碳涂料实现了商业化,人们才看到了氟碳涂料在建筑领域的应用前景,全世界有数以万计的建筑物在(PVDF
)氟碳涂料的保护下熠熠生辉。由于该类涂料还是属于烘烤型涂料,虽然烘烤温度比聚四氟乙烯要低很多,大约在230
℃,因此还是无法在现场使用,需要工厂加工,这也制约氟碳涂料进一步的推广。直到1982
年,日本旭硝子公司开发出氟烯烃-
乙烯基醚共聚物(FEVE
)才开创了能常温下溶解于芳烃、脂类、酮类溶剂的常温固化氟树脂,它克服了原来氟碳涂料不能常温固化的缺点,实现了在施工工地现场涂装氟碳涂料的理想,大大拓展了氟碳涂料的应用领域。2
摘要 试样经离心分离,取清液部分,将溶剂挥发完全后烘干、粉碎成粉末,在氧燃烧瓶中充分燃烧分解,分解物用氢氧化钠溶液吸收,以氟离子选择电极为指示电极,饱和甘汞电极为参比电极,用标准加入法测定吸收液中氟离子浓度,用参比样品进行结果校正,计算出样品基料中氟含量。本方法简单高效,准确率高,是目前比较常用的检测氟碳涂料基料中氟含量的首选方法之一。方法重现性较好,回收率在90~110%
之间,完全满足检测要求。3
试剂材料3.1
离心分离用试剂二甲苯(分析纯)丙酮(分析纯)混合溶剂:二甲苯500ml
加丙酮500ml
混合摇匀备用。3.2
仪器测试用试剂实验室用三级去离子水(本文以下用水即为实验室三级去离子水)NaOH
溶液:0.02mol/L
;1mol/L
HCl
溶液:2mol/L
HNO
3溶液(1+5
)体积比苯酚红指示剂溶液:0.4g/L
将0.1g
苯酚红指示剂溶于14.2ml 0.02mol/LNaOH
溶液中用水稀释至250ml
,摇匀备用。氟标准储备溶液:1000
μg/ml
称取预先在(105
±2
)°C
干燥2h
的氟化钠基准物质2.2101g
于烧杯中加水溶解,用水洗入1L
容量瓶中,稀释至刻度,摇匀即为1000μg/ml
的氟标准储备溶液。氟标准工作溶液取10ml
氟储备标准溶液配制成100
μg/ml
氟标准工作溶液总离子强度调节缓冲溶液称取294g
柠檬酸三钠和20g
硝酸钾溶于约800ml
水中,用硝酸溶液(1+5
)调节pH=6.0
,再用水定容至1L
。摇匀备用。氧气:纯度99%
以上。4
仪器设备离心机:转速可调(0~15000r/min
)电子天平:感量0.1mg
氧燃烧瓶:500ml
磨口硬质锥形瓶,瓶塞为空心底部熔封一根直径约1mm
铂丝,铂丝下端做成网状或螺旋状蒸发皿粉碎机数字式离子计(精度0.1mV
)配氟离子选择电极和饱和甘汞电极5
实验部分5.1
样品离心处理和粉碎取约5g
样品,置于50ml
离心管中(也可根据实际离心效果自行确定称样量和离心管容量大小),加入约30ml
二甲苯和丙酮混合溶剂,混合摇匀后,置于离心机中离心30
分钟,将上层清液转移至蒸发皿中,在常温下将大部分溶剂挥发后,在(140
±2
)°C
温度下烘烤至干,用粉碎机粉碎样品成粉末状。5.2
样品燃烧分解准确称取10mg
左右粉碎后的样品粉末,用约0.1g
无灰滤纸包裹后固定在铂丝网内,在氧燃烧瓶中准确移入100ml 1mol/lNaOH
溶液,小心急速通入氧气约3
分钟,将瓶内空气排尽,用表面皿立即覆盖瓶口,移至通风橱内,点燃滤纸,讯数放入燃烧瓶中,按紧瓶塞,加注水封。燃烧完毕后瓶内应无碎片,充分震荡,使生成的烟雾完全被吸收,放置15
分钟,同时做空白试验。5.3
氟含量测定5.3.1
氟电极实际斜率测定在5
个100ml
容量瓶中分别准确移入含氟100
μg/ml
氟标准溶液1ml
,3ml
,5ml
,10ml
,20ml
,加入2
滴苯酚红指示剂溶液,10ml
总离子强度调节缓冲溶液,用水稀释至刻度,摇匀,将溶液倒入100ml
聚乙烯塑料烧杯中,测量其电位;以各浓度溶液响应电位为纵坐标,相应浓度对数为横坐标,做标准曲线,计算出电极的实际斜率K
(取正值)。5.3.2
样品溶液电位的测量在100ml
容量瓶中准确移入10ml
吸收液,加入2
滴苯酚红指示剂溶液,用2mol/LHCl
溶液中和到溶液变黄,加入10ml
总离子强度调节缓冲溶液,用水稀释到刻度,摇匀,将溶液倒入100ml
聚乙烯塑料烧杯中,待电位稳定后记录响应电位E1
(mV
),立即准确移入1ml
氟标准溶液100
μg/ml
,待电位稳定后记录响应电位E2
(mV
)。5.3.3
结果计算式中:F----
样品中氟的质量分数,单位%
;C
b---
氟标准工作溶液浓度,单位μg/ml
;K---
氟电极实际斜率;△E---
移入氟标准溶液前后的电位差,单位mV
;m----
样品质量,单位mg
。结果校正计算公式:式中:F
参----
为2,6
二氟苯酸按公式1
计算的氟含量,单位%
;α参---
为参比样品氟的质量分数,单位%
;F
空----
为空白溶液中氟含量的质量分数,单位%
。结果与讨论:
采用本方法测试基料中氟含量,方法简单快捷,准确度高,样品前处理及燃烧过程需要一定的判断,否则测试结果可能会偏低。