水分测定仪建筑用水基型胶粘剂中水分含量的测定研究

上海水分测定仪建筑用水基型胶粘剂中水分含量的测定研究

首先建立了建筑用水基型胶粘剂中水分含量的测定方法；然后以取样量、加热炉的加热温度和混合时间等为试验因素，采用单因素试验法优选出测定水基型胶粘剂中水分含量的**工艺条件。结果表明：当取样量为20mg、加热炉的加热温度为170℃和混合时间为60s时，水基型胶粘剂中水分含量的测定结果具有良好的重现性（平均回收率为93%~***，相对标准偏差为1.6%~5.3%）；应用该方法和标准推荐的方法测定不同类型水基型胶粘剂的水分含量，两者结果相近，并且前者的操作更简单、更快速且取样量更少。

   关键词：水基型胶粘剂；建筑胶粘剂；卡尔·费休滴定法；水分含量；测定

   中图分类号：TQ430.71：TQ437.1  文献标志码：A  文章编号：1004－2849（2013）03－0018-04

   0·前言

   水基型胶粘剂是目前用途*广、用量**的胶种之一，已广泛应用于木材加工、建筑装饰、印刷品装订、皮革、纺织和涂料等行业。虽然水基型胶粘剂是以水为溶剂的，但其产品中还含有残留单体及其他不同种类的挥发性有机溶剂。当建筑物中大量使用水基型胶粘剂进行同种或不同种材料之间的粘接时，挥发的有机溶剂将直接危害施工人员的身体健康。近年来，有关胶粘剂中毒事件时有发生[1-2]，这是由于操作人员长期吸入胶粘剂中易挥发的有机溶剂所致[3-4]。因此，水基型胶粘剂中VOC（挥发性有机物）含量，是衡量水基型胶粘剂对人体健康是否产生危害的重要指标之一。

   欲确定胶粘剂中的VOC含量，**先要确定胶粘剂中的水分含量[水分含量=m（胶粘剂中水分）/m（胶粘剂）]。目前建筑胶粘剂中水分含量主要采用GB18583—2008标准（附录F）[5]中推荐的气相色谱法或卡尔·费休法进行测定：气相色谱法的要求较高、耗时较长，故较少使用。卡尔·费休法是引用GB/T606—2003标准[6]，将试样直接加入反应瓶中滴定即可；若试样为胶粘剂等高分子材料时，由于其黏性大，不能完全溶解在卡氏试剂中，故测定水分含量的结果重现性相对较差，从而无法准确拥有胶粘剂的VOC含量。

   本研究采用卡氏加热炉连接卡尔·费休水分测定仪，建立了建筑用水基型胶粘剂中水分含量的快速检测方法。该法具有操作方便、快速、取样量少和抗干扰能力强等诸多优点，有利于进一步推广和应用。

   1·试验部分

   1.1 试验原料

   双组分卡尔·费休滴定液（A液为滴定液；B液为溶液，其主要成分是无水甲醇），分析纯，德国Merck公司；白乳胶、108胶（聚乙烯醇缩甲醛胶）、水性聚氨酯（WPU）胶，工业级，市售；双重蒸馏水，自制。

   1.2 试验仪器

   V30容量法卡尔·费休水分测定仪、Stromboli型卡氏加热炉、XP105型电子天平（精度0.01mg），瑞士MettlerToledo公司；6890型气相色谱仪（配热导检测器），美国Aglient公司。

   1.3 试验过程

   1.3.1 水分含量测定的方法和原理

   卡尔·费休法于1935年提出，至今仍是测定水分含量*准确的化学方法，现包括卡尔·费休容量滴定法和库仑法两种。卡尔·费休容量滴定法是测定水分含量*专一、*经典的方法，利用I2氧化SO2时需要一定量的水参与之特性，可测定待测物质中的水分含量。由于该反应可逆，故为使反应正向进行，需加入碱性物质吡啶；同时吡啶与I2、SO2结合能起到降低两者蒸气压的作用。其主要反应机制如式（1）所示[7]。

主要反应机制

   在测定固体样品中的水分含量时，由于固体样品无法直接溶解在卡尔·费休滴定液中，故主要采用下述方法进行测定。

   首先，将加热炉和卡尔·费休水分测定仪的滴定池用管道连接在一起；然后将待测样品放入加热炉中加热，以经过的干燥N2或空气为载气，将加热炉中样品的挥发性组分（包括水分）载入反应池中；**，采用卡尔·费休法测定挥发性组分中的水分总量，从而拥有固体样品中的水分含量。与其他方法相比，该方法能明显缩短测定时间。

   1.3.2 卡尔·费休滴定液浓度的标定[8]

   在滴定杯中加入40mL的B液，用A液预滴定至终点；用20μL注射器将10μL双重蒸馏水移至滴定杯中，再次用A液滴定至终点，拥有卡尔·费休滴定液的浓度（测定3次，取平均值，并将其存入滴定仪中）。

   1.3.3 胶粘剂中水分含量测定的试验条件与方法

   （1）试验条件：加热炉温度为170℃，样品混合时间为60s，终止方式为相对漂移终止；载气为N2，载气流速为50mL/min；取样量为20mg。

   （2）测定方法：打开水分测定仪，通入载气；待系统漂移值稳定时，在干燥至恒重的样品瓶中称取一定量的胶粘剂试样，然后迅速用铝箔封口并加盖，放入加热炉样品架中进行测定。

   （3）标准样品：白乳胶，采用标准推荐的气相色谱法测得其水分含量为63.1%。

   1.4 测试或表征

   （1）水分含量：分别采用卡尔·费休加热法（按照1.3.3试验条件）、气相色谱法和卡尔·费休直接滴定法进行测定。

   （2）加标回收率：在干燥至恒重的样品瓶中称取20mg胶粘剂试样，然后按照1.3.3试验条件，测定3个添加水平（分别添加双重蒸馏水为2、5、8mg）的加标回收率，加标回收率=[加标试样测定值（mg）-试样测定值（mg）]/加标量（mg）；每个添加水平测定6次，计算平均加标回收率和相对标准偏差（RSD）。