专利名称：聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及聚合物中无机氧化物的测定，尤其涉及测定聚酯切片中二氧化硅的含量，属于分析化学技术领域。
背景技术：
聚酯，PET，是一种常见的聚合物工业产品，它是以对苯二甲酸、乙二醇为原料，经过酯化及缩聚反应制备而成。聚酯产品的质量通常是对聚酯切片进行分析而评定，目前国内关于聚酯分析的公开报道，主要涉及聚酯的理化性质分析，如GB/T14190-93和GB/T14189-93规定了聚酯切片的特性粘度、软化点、熔点、色相、端羧基、二氧化钛、二甘醇、灰份、铁含量、水份含量的测试方法和质量指标，即纤维级聚酯切片的理化指标分析已有相关的检测方法和标准。但是，随着功能性聚酯产品的不断开发研制，原有的分析指标已经不能全面表征聚酯产品的特性，需要针对新产品的特点对产品中一些物质进行专门分析，从而为新产品的工艺开发提供依据。
作为一种改性手段，常常会在聚酯生产过程中加入二氧化硅，所得功能性聚酯切片可以用作膜用聚酯专用料。二氧化硅含量是这种功能性聚酯切片的一项重要指标，然而，据申请人所知，目前有关测定高聚物中无机添加剂的报道非常少，仅有关于聚酯中二氧化钛含量的测定，其前期处理过程是利用浓硫酸氧化分解聚酯样品，该方法不能适用于测定二氧化硅等难溶性的无机添加剂。这种现状对于开发这类功能性聚酯非常不利，人们不能及时和准确掌握这类功能聚酯中的二氧化硅含量，工艺研究处于被动，不仅妨碍了聚酯生产工艺的优化和调整进程，对聚酯产品的后道应用也十分不利。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种测定聚酯切片中二氧化硅含量的方法，以便定量而准确地测定功能性聚酯中难溶氧化物添加剂——二氧化硅的含量，从而对这类功能性聚酯切片的特性进行全面表征，为产品及工艺开发提供测试数据，为形成功能性聚酯产品分析测定标准提供技术支撑。
本发明的目的通过以下技术方案来实现聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法，包括以下步骤①准确称取聚酯切片样品的质量，将其缓慢而不燃烧地进行炭化；②炭化完毕，先将炭化后的样品在350℃～450℃下灼烧至不冒烟，进而在800～850℃下将样品强热灼烧，直至样品全部灰化完毕，停止灼烧，二氧化硅遗留在白色灰烬当中；③待白色灰烬冷却，加入无水碳酸钠，在850℃～900℃下熔融至透明，冷却后用水浸�。涑纱馊芤海虎苡τ梅止夤舛确ɑ蛘叩味ǚǎ觳飧髦峙ǘ缺曜既芤阂约按馊芤海佣扑愠鼍埘デ衅返敝卸趸璧暮�。
上述的聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法当中，步骤④优选采用硅钼蓝分光光度法定量测定硅含量，即先向测试液中定量加入硫酸和蒸馏水，控制PH值在1～2的范围，再定量加入钼酸铵溶液，静置，然后加入草酸溶液，并且立即加入硫酸亚铁铵溶液，用蒸馏水稀释、摇匀，再用分光光度计检测其在660nm处的吸光度。
上述的聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法当中，步骤④亦可采用滴定法定量测定硅含量，即在酸性溶液中加入过量氢氟酸，再加入钾盐，二氧化硅转化为氟硅酸钾后沉淀析出，过滤、洗涤沉淀物，然后将其在热水中迅速水解，定量释放出氢氟酸，用氢氧化钠标准溶液滴定。
本发明采用定温灰化完全分解聚酯产品，成功地提炼出聚酯中的无机添加剂，使提炼物中的二氧化硅在高温下和碱性固体熔剂进行复分解反应，全部转化为可溶于水的化合物，然后利用该水溶性无机化合物的特点，采用分光光度法或者滴定法检测硅的含量，从而测定聚酯切片中二氧化硅的含量。该方法的样品前处理过程与纤维级聚酯切片样品的测试过程有天壤之别，适用于检测高聚物中各种微量无机添加剂。本发明提供的测定方法，独特新颖、通用性强，方法简单、安全可靠，测试效果好，测定过程中无需添加大型测试设备，有利于降低产品开发成本。总之，聚酯切片中二氧化硅含量的成功测定，为膜用聚酯等功能性聚酯产品开发提供了保障，对于聚酯中微量难溶无机添加剂的测定、乃至高聚物中微量无机添加剂的测试起到开拓作用，具有广阔的应用前景。
具体实施例方式
本发明应聚酯产品及相关工艺开发之要求，对功能性聚酯切片除了进行常规的理化指标测试之外，提出了聚酯切片中微量无机添加剂——二氧化硅的测定方法。
发明的主要技术方案是，先将聚酯切片去除有机物，即将聚酯分解，对聚酯中难溶氧化物二氧化硅进行提炼，然后将含有无机添加剂的提炼物残渣与固体熔剂混合，在高温下加热，使无机添加剂二氧化硅提炼并设法转变成可溶于水的化合物，进而采用硅钼蓝等分光光度法或者滴定法对试样中的硅含量进行定量测定，通过对比标准溶液从而计算出聚酯切片中难溶氧化物二氧化硅的含量。
将聚酯切片中难溶氧化物二氧化硅转变成为可溶于水的化合物是本发明的关键。本技术采用炭化、灰化、与碱熔融等过程，对聚酯中无机添加剂难溶氧化物进行提炼。首先将盛有功能性聚酯切片试验样品的坩埚放在功率可调节式电炉上面缓慢而不燃烧地进行炭化，直至全部聚酯试验样品炭化完毕，然后将炭化后的试样转移到350～450℃的高温箱式电阻炉中灼烧至不冒烟为止，再将炉温升至800～850℃，强热下继续灼烧，直至全部聚酯样品燃烧分解完毕，停止灼烧，无机添加剂二氧化硅则以残渣形式遗留在坩埚中，即灰化完毕。继而根据功能性聚酯中的无机添加剂二氧化硅难溶于水或酸的特性，本发明采用在高温下(≥850℃)将二氧化硅与碱混合熔融，进行复分解反应，使得难以溶解的二氧化硅变成可溶于水的硅酸，然后采用硅钼蓝分光光度法等技术定量测定硅含量，从而计算出聚酯切片中二氧化硅的含量。
本发明可以为功能性聚酯产品开发提供及时、可靠的测试数据，对于功能性聚酯产品开发及工艺研究起到指导作用。同时，本发明为聚酯领域有关测试标准的制定也提供了强有力的技术支撑。
下面列举典型的应用范例，对本发明技术方案作进一步说明。
样品膜用聚酯切片；测定组份二氧化硅；分子式SiO2测试步骤如下(1)二氧化硅的提炼在40mL或50mL的铂金坩锅中准确称取5g左右的聚酯切片，放在功率可调节式电炉上，缓慢而不燃烧地进行炭化，直至全部聚酯试验样品炭化完毕，将炭化后试验样品转移到350℃～450℃的高温电阻炉中灼烧至不冒烟为止，再将炉温升至800～850℃，强热下灼烧，直至全部聚酯产品燃烧分解完毕，停止灼烧，灰化完毕，二氧化硅遗留在坩埚中。
(2)与碱熔融，样品灰化后，将白色残渣冷却，加入5.0g无水碳酸钠，在850～900℃温度下熔融30min至样品透明，取出，冷却。
(3)配成可溶于水的化合物。用水浸取(可适当加热)，配制成100ml待测试验液。
(4)硅标准溶液的制备准确称取标准物二氧化硅(与聚酯切片中添加的二氧化硅相同)0.2139g于铂坩埚中，加入5.0g无水碳酸钠，在850～900℃温度下熔融30min至透明，取出，冷却，用水浸取(可适当加热)，定量移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，立即转移至塑料瓶中贮存备用。该标准溶液1mL含0.1mg硅。
(5)硅标准曲线的绘制在100mL用无硅材料制成的烧杯中，分别加入硅标准溶液0、0.5、1.0、1.5、5.0mL，加入1～5mL硫酸(浓度5％)，32mL左右蒸馏水，控制PH值在1～2的范围。加入5.0mL 5％钼酸铵溶液，视实验室的温度，放置5～30分钟；加入10.0mL重量浓度为5％草酸溶液，立即加入5.0mL重量浓度为6％的硫酸亚铁铵，用蒸馏水稀释至一定刻度，摇匀。用分光光度计，在660nm处，用0mL硅标准溶液作空白，用1cm比色皿，对各实验溶液进行比色，测各实验溶液的吸光度A。以硅含量(mg)为横坐标，以吸光度A为纵坐标，画出硅的标准曲线(检量线)。
(6)硅含量的测定吸取5.0mL待测试验液两份到100mL用无硅材料制成的烧杯中，加入4.0mL硫酸(浓度5％)，32mL蒸馏水，调节PH值，控制PH值在1～2的范围，加入5.0mL5％钼酸铵溶液，视实验室的温度，放置5～30分钟，加入10.0mL5％草酸溶液，立即加入5.0mL重量浓度为6％的硫酸亚铁铵溶液，以蒸馏水稀释至一定刻度，摇匀，用试剂作空白，用1cm比色皿比色，测其吸光度A。
(7)分析结果的计算在预先制好的标准曲线上，根据测得的吸光度，读出硅含量(毫克数)，再转换成SiO2的含量，从而计算出聚酯切片中二氧化硅的含量。
SiO2(含量)＝Si(含量)×2.14(μg/g)式中W1——对照标准曲线读出的硅含量，毫克；W——试样重，克。计算结果可保留三位有效数字。
(8)平行性试验为了验证该测试方法的精密度，对加有二氧化硅无机添加剂的改性聚酯同一样品进行了三次试验，相对误差RSD≤1.8％。
(9)回收率试验为了验证该测试方法的准确度，对不加任何添加剂的超有光切片加入一定量的无机添加剂二氧化硅，采用本发明方法测试其含量，计算回收率。结果表明，回收率≥97％。
权利要求
1.聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法，包括以下步骤①准确称取聚酯切片样品的质量，将其缓慢而不燃烧地进行炭化；②炭化完毕，先将炭化后的样品在350℃～450℃下灼烧至不冒烟，进而在800～850℃下将样品强热灼烧，直至样品全部灰化完毕，停止灼烧，二氧化硅遗留在白色灰烬当中；③待白色灰烬冷却，加入无水碳酸钠，在850℃～900℃下熔融至透明，冷却后用水浸�。涑纱馊芤海虎苡τ梅止夤舛确ɑ蛘叩味ǚǎ觳飧髦峙ǘ缺曜既芤阂约按馊芤海佣扑愠鼍埘デ衅分卸趸璧暮�。
2.根据权利要求1所述的聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于步骤④是采用硅钼蓝分光光度法定量测定硅含量，即先向测试液中定量加入硫酸和蒸馏水，控制PH值在1～2的范围，再定量加入钼酸铵溶液，静置，然后加入草酸溶液，并且立即加入硫酸亚铁铵溶液，用蒸馏水稀释、摇匀，再用分光光度计检测其在660nm处的吸光度。
3.根据权利要求1所述的聚酯切片中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于步骤④是采用滴定法定量测定硅含量，即在酸性溶液中加入过量氢氟酸，再加入钾盐，二氧化硅转化为氟硅酸钾后沉淀析出，过滤、洗涤沉淀物，然后将其在热水中迅速水解，定量释放出氢氟酸，用氢氧化钠标准溶液滴定。
全文摘要
本发明涉及聚酯切片中难溶无机添加剂——二氧化硅的含量测定方法。采用定温灰化完全分解聚酯样品，成功地提炼出聚酯中的无机添加剂，使提炼物中的二氧化硅在高温下与碱性固体熔剂进行复分解反应，转化为可溶于水的化合物，然后利用该水溶性无机化合物的特点，采用分光光度法或者滴定法检测硅的含量，从而测定聚酯切片中二氧化硅的含量。该方法独特新颖、安全可靠，测定结果准确，通用性强，可适用于检测高聚物中各种微量无机添加剂。
文档编号G01N1/28GK1948950SQ20051009480
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者王建娥, 戴钧明, 成展, 李德宏, 刘爱平, 丁加成, 左红, 翟旭 申请人:中国石化仪征化纤股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
