乙酸乙酯溶劑水分的卡爾費休測定法

　　一、水分的危害

　　在塑料軟包裝的干式復合生產(chǎn)中，乙酸乙酯溶劑的水份含量是關(guān)系到復合質(zhì)量的重要因素之一。它可以造成很多不利影響：

　　(1)水分消耗固化劑，使主劑、固化劑配比不準確，影響產(chǎn)品固化，容易出現發(fā)粘現象。

　　(2)由于水分與固化劑的反應，快速生成二氧化碳，限制粘合劑的浸潤，也容易使產(chǎn)品出現氣泡。

　　(3)水分奪取固化劑，可能導致粘合劑生成內聚強度比較高的聚氨酯脲(R-NHCOHN-R)，產(chǎn)品易出現晶點(diǎn)和變硬。

　　(4)水分溶入溶劑，使乙酯揮發(fā)速度減慢，使粘合劑的鋪展速率，和硬化速率受到影響，也容易導致溶劑殘留。

　　乙酯中的水分來(lái)源主要有兩個(gè)渠道，其一是產(chǎn)品本身自帶，如我國《GB3728-91工業(yè)乙酸乙酯》中規定，優(yōu)等品水分含量小于1000ppm，一等品水分含量小于2000ppm，合格品水分含量小于4000ppm，在市售乙酯中，這些水分都是不可避免的。其二，乙酯在存放過(guò)程中吸收的水分，因為乙酯屬于易揮發(fā)液體，在揮發(fā)過(guò)程中需要吸收熱量，表層乙酯的急速揮發(fā)主要熱量來(lái)源就是空氣中水蒸氣的凝結放熱，而凝結的水分則很快溶入乙酯中，進(jìn)一步增加了其水分含量，這在夏季空氣相對濕度大于80%時(shí)尤為突出。鑒于這種情況，在復合前事先測定乙酯中水分含量就顯得非常重要了。

　　二、各種水分測定儀的比較

　　市售的水分測定儀有很多，按測試方法分有以下幾種：

　　紅外法類(lèi)儀器，體積小，測定范圍比較寬，精確度差，適合水分含量5%-90%的木材、紙張等材料的測定，結構簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。

　　卡爾費休庫侖法類(lèi)儀器，主要原理利用化學(xué)反應后電導率變化計算，結構復雜，體積大，測定精確度最高，適合水分含量100PPm以下水分含量，一般用于陰離子聚合等對水分有非常嚴格要求的化工、醫藥等行業(yè)產(chǎn)品測定，價(jià)格昂貴。

　　卡爾費休容量法，結構比較簡(jiǎn)單，體積和精確度適中，適合水分含量10PPm-10%的測定，一般用于對水分有嚴格要求的化工、醫藥和包裝等行業(yè)產(chǎn)品測定，價(jià)格從數千元到數萬(wàn)元不等。

　　可以看出，對于軟包裝行業(yè)，在測定乙酸乙酯等溶劑的水分含量，使用卡爾費休容量法水分測定儀完全可以滿(mǎn)足要求，而且經(jīng)濟性比較好。

　　三、卡爾費休容量法水分測定的測定原理

　　卡爾費休容量法測定水分含量，主要依據電化學(xué)反應：

　　I2+2eó2I-

　　在反應池的溶液中同時(shí)存在I2和I-時(shí)，該反應在電極的正負兩端同時(shí)進(jìn)行，即在一個(gè)電極上I2被還原，而在另一個(gè)電極上I-被氧化，因此在兩個(gè)電極之間有電流通過(guò)。如果溶液中只有I-而無(wú)I2同時(shí)存在，兩個(gè)電極間則沒(méi)有電流通過(guò)。

　　卡爾費休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質(zhì)，把其計量滴入反應池，能與待測溶液中的水發(fā)生如下化學(xué)反應：

　　H2O+SO2+I2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

　　C5H5N·SO3 CH3OH→C5H5N·HSO4CH3

　　C5H5N·HI→C5H5N·H I-

　　該反應持續進(jìn)行，不斷消耗水，生成I-，一直到反應滴定終點(diǎn)，水分消耗完畢。這時(shí)，溶液有微量未發(fā)生反應的卡爾費休試劑存在，才能發(fā)生I2和I-同時(shí)存在的情況，兩個(gè)鉑電極之間的溶液開(kāi)始導電，由電流指示達到終點(diǎn)，停止滴定。從而通過(guò)計量已消耗的卡爾費休試劑體積(容量)來(lái)標定溶液中的水分含量。

　　庫侖法的電化學(xué)原理同上面相同，但沒(méi)有滴定過(guò)程。其把定量卡爾費休試劑置入反應池中，測量電導率。再把一定量含有水分的待測試樣加入反應池，按上述反應式產(chǎn)生了I-與卡爾費休試劑中的I2一起構成導電液體，電腦根據加入待測試樣前后溶液電導率(庫侖)的微小變化計算加入待測試樣的水分含量。

　　四、選購水分測定儀的注意事項

　　對于市售的各種卡爾費休容量法水分測定儀，建議軟包裝廠(chǎng)家根據性?xún)r(jià)比排列，選擇購買(mǎi)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、選擇時(shí)最好考慮自動(dòng)型儀器。手動(dòng)的水分測定儀需要試驗者對玻璃滴定管中的試劑進(jìn)行目測，在達到終點(diǎn)后也需要手動(dòng)關(guān)閉，因各人動(dòng)作習慣不同而遲延，會(huì )帶來(lái)不必要的誤差。

　　2、選擇時(shí)應考慮購買(mǎi)全密閉系統測試。裸露的卡爾費休試劑因為碘的存在，非常容易吸收水分，待測乙酯樣品和甲醇溶劑也應盡量避免空氣中水分溶入的困擾。

　　3、應考慮計量泵的壽命問(wèn)題。計量泵等屬于容量法水分儀的關(guān)鍵部分，卡爾費休試劑又是腐蝕性很高的試劑，盡量選購由氟塑料等耐腐蝕的材料制成的計量泵，防止產(chǎn)生泄漏，導致儀器的報廢。

　　4、電極問(wèn)題。該部分屬于儀器的核心部件，一方面應具有較高的靈敏度，另一方面，因其測試時(shí)浸泡在試驗池中，最好選擇配備優(yōu)質(zhì)鉑電極的儀器，以保持電極壽命。

　　五、卡爾費休容量法水分測定過(guò)程

　　在卡爾費休容量法水分測定儀中，有幾種可供選擇的種類(lèi)，其連接、測定也有所不同，但基本過(guò)程相似。以V10plus型全自動(dòng)水分測定儀為例，其測定過(guò)程如下：1、消除溶液空白

　　在反應池中加入無(wú)水甲醇試劑10-15ml(浸沒(méi)電極)，打開(kāi)滴定開(kāi)始注液，將卡爾費休試劑注入反應池，直至甲醇中的微量水分反應完畢，儀器自動(dòng)停止并報警。

　　2、2、標定卡爾費休試劑

　　按復零鍵，用10ul取樣器取10mg(10ul)蒸鎦水入反應池中，按滴定開(kāi)始鍵，儀器開(kāi)始自動(dòng)滴定，到達終點(diǎn)時(shí)蜂鳴器響，終點(diǎn)指示燈亮，此時(shí)數碼管顯示的就是10mg水所消耗的卡爾費休液的m1數，由此可計算出每m1卡爾費休相當于水的mg量。

　　F=10/A

　　式中：F—每ml卡爾費休溶液相當于水的mg量

　　10—稱(chēng)取水重量的mg數

　　A一滴定所消耗的卡爾費休試劑的mg(ul)數

　　3、3、測定水分含量

　　按復零鍵，用取樣器取10ml被測的乙酸乙酯(或甲苯)，加入把應池中。按滴定開(kāi)始鍵，進(jìn)行滴定，到達終點(diǎn)時(shí)蜂鳴器響，終點(diǎn)指示燈亮，其結果按下式計算：

　　水份含量=A1×F/10000

　　式中：A1一樣品所消耗的卡爾費休溶液的m1量

　　F一每m1卡爾費休液相當于水的mg量

　　10000指加入10ml乙酸乙酯(或甲苯)重量的mg數。

　　上述2、3兩步綜合計算：乙酯水分含量=

　　可以看出，上述試驗過(guò)程快速，計算簡(jiǎn)單，原理容易理解。

　　精確測定乙酸乙酯溶劑中的水分，不但可事先避免復合中的質(zhì)量問(wèn)題，把損失降低到最小程度，而且可與溶劑生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行有據交涉，退換不適用的溶劑。