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大昌洋行(上海)有限公司(大昌華嘉科學儀器部)

元素分析儀:CHNS/O的測定 在橡膠,、輪胎中的應用

時間:2020-7-8 閱讀:2459
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簡介

橡膠和輪胎用于各種工業(yè)和不同的終端產品,。橡膠是制造天然或合成輪胎的主要原材料。天然橡膠主要是碳氫化合物,,是熱塑性的,。為了消除異味等不良特性,橡膠用硫,、促進劑和抗氧化劑處理,,這些物質通過減少空氣中氧(或臭氧)引起的劣化而延長橡膠產品的壽命。輪胎橡膠的另一個主要成分是炭黑,,用于增加硬度,、拉伸強度和耐磨性,。嚴格的質量控制從原材料供應商開始,。輪胎制造商要求原材料在交付工廠前進行質量檢驗。

生產過程中使用的試驗之一是測定橡膠的元素組成,。硫含量是橡膠制品質量控制中重要的參數之一,,是反映輪胎硫暈現象的主要指標,是輪胎質量損失的重要指標,。為了進行質量控制,,需要測定橡膠中的有機元素。采用燃燒法測定碳,、氫,、氮、硫和氧,。

賽默飛世爾FlashSmart元素分析儀(圖1)可以定量測定橡膠和輪胎中的碳,、氫、氮,、硫和氧,。FlashSmart元素分析儀基于樣品的動態(tài)燃燒,在一次分析過程中提供自動的對CHNS/O進行測定,,其中氧的測定是通過熱裂解的方式測定,。

G1.jpg

1:賽默飛世爾FlashSmart元素分析儀

本文提供了橡膠和輪胎中CHNS/O測定的數據,以顯示FlashSmart元素分析儀的性能,。

方法

對于CHNS測定,,FlashSmart元素分析儀使用動態(tài)閃燒法燃燒儀器,。樣品在錫容器中稱重,并通過賽默飛世爾*的MAS™自動進樣器將樣品和氧氣同時送達到反應管中,。燃燒后,,產生的氣體通過氦氣流被帶到充滿銅的還原區(qū)中,然后通過高精度的GC氣相色譜柱進行分離,。用熱導檢測器(TCD)檢測燃燒氣體(圖2),。總運行時間小于10分鐘,。當使用NCS配置時,,在反應器和GC柱之間安裝了一個吸水劑過濾器。

 

                                G2.jpg

 2. CHNS/O 結構.

對于氧的測定,,以熱裂解模式進行測定,。樣品在銀容器中稱重,并通過MAS™自動進樣器或通過AI 1310直接注射進樣或AS1310液體進樣器進樣,。反應器在1060°C下含有鎳涂層碳進行裂解,。樣品中的氧與碳結合,形成一氧化碳,,然后用GC氣相色譜柱色譜法進行氣體分離,,并由TCD檢測器檢測(圖2)。

FlashSmart元素分析儀由EagerSmart數據處理軟件自動生成一份完整的報告,。

3和圖4顯示了典型的CHNSO測定的色譜圖,。

G3.jpg

 3. 典型的 CHNS色譜圖.

 

G4.jpg

Figure 4. 典型的O色譜圖

 

測定結果

選擇不同的橡膠和輪胎樣品。樣品分析沒有任何預處理,,只是切成小塊進行分析,。對于CHNSNCSS的測定,,加入助燃劑五氧化二釩可使硫*轉化為SO2,。樣品的稱重量一般為2-3mg

對于CHNS分析,,儀器以BBOT6.51N%,,72.53C%6.09H%,,7.44S%)為標準品,,使用K-factor作為校準方法進行校準。O分析以乙酰苯胺(11.84%)為標準,,K-factor為校正方法進行校準,。

 

1顯示了不同橡膠和輪胎樣品的CHNS/O數據,而表2顯示了其他類型橡膠和輪胎材料的CHNS測定,。所有數據均具有良好的重復性,,改變樣品類型時沒有任何基質殘留效應,。

 

橡膠和輪胎樣品的CHNS/O測定。

樣品

N%

RSD%

C%

RSD%

H%

RSD%

S%

RSD%

O%

RSD%

橡膠 1

0.477
  0.481
  0.481

0.521

86.118
  85.735
  85.951

0.223

7.922
  7.916
  7.941

0.165

0.881
  0.899
  0.863

2.043

2.023
  1.999

0.823

橡膠 2

0.336
  0.321
  0.325

2.420

86.560
  86.233
  86.329

0.195

7.719
  7.674
  7.707

0.303

0.639
  0.634
  0.658

1.967

1.932
  1.904

1.010

橡膠 3

0.337
  0.324
  0.338

2.287

86.250
  86.210
  86.597

0.247

7.210
  7.271
  7.312

0.706

0.260
  0.254
  0.271

3.317

2.218
  2.245

0.862

 

0.792

 

73.961

 

6.856

 

3.151

 

4.345

 

輪胎 1

0.800

1.074

74.140

0.153

6.880

0.572

3.105

0.744

4.325

0.254

 

0.783

 

74.171

 

6.933

 

3.122

 

4.327

 

輪胎 2

0.529
  0.536

0.929

75.253
  75.370

0.110

7.187
  7.186

0.011

2.972
  2.937

0.838

3.752
  3.695
  3.609

1.953

輪胎 3

0.362
  0.370

1.546

87.505
  87.767

0.211

8.958
  8.973

0.112

0.823
  0.837

1.226

1.199
  1.178
  1.191

0.891

 

橡膠和輪胎樣品的CHNS測定

樣品

N%

RSD%

C%

RSD%

H%

RSD%

S%

RSD%

 

0.628

 

82.447

 

11.279

 

0.797

 

橡膠 4

0.636

0.666

82.272

0.208

11.300

0.1045

0.799

0.503

 

0.633

 

82.104

 

11.298

 

0.792

 
 

0.625

 

82.210

 

11.263

 

1.095

 

橡膠 5

0.616

0.790

82.661

0.576

11.114

1.123

1.015

3.989

 

0.623

 

83.161

 

11.366

 

1.033

 
 

0.626

 

81.962

 

11.218

 

1.561

 

橡膠 6

0.628

0.470

81.866

0.320

11.249

0.243

1.553

0.606

 

0.622

 

82.361

 

11.272

 

1.572

 

輪胎 4

0.454

1.235

79.597

0.0701

6.945

0.0815

1.435

0.930

0.462

79.676

6.937

1.454

輪胎 5

0.436

1.475

82.672

0.0932

7.137

0.000

1.666

0.0848

0.427

82.781

7.137

1.668

 

3顯示了使用NCS模式分析的橡膠樣品的再現性,。

 

3. NCS模式下橡膠的測定.

樣品

N%

RSD%

C%

RSD%

S%

RSD%

橡膠 7

0.277

0.737

85.802

0.247

0.927

0.751

0.280

85.503

0.936

橡膠 8

0.290

2.447

85.130

0.068

1.546

1.779

0.300

85.047

1.585

橡膠 9

0.293

2.477

84.881

0.108

1.969

1.268

0.293

84.751

1.934

橡膠 10

0.283

1.091

83.229

0.001

3.798

1.281

0.287

83.230

3.730

 

4通過分析一個新輪胎和一個使用六個月的輪胎中硫的含量,,顯示了從輪胎表面損失的硫值。這種效應被稱為硫暈現象,。

 

硫暈現象測定結果,。

樣品  

 S% (新輪胎)

    S% (使用六個月的舊輪胎)

輪胎 A

2.605

2.484  2.499  2.487

輪胎 B

5.894

5.415  5.302  5.250

 

5顯示了橡膠樣品熱裂解方式測定氧含量。

表5 橡膠樣品的氧測定結果,。

樣品

O%

RSD%

橡膠 A

2.176

0.186

2.181

2.174

2.171

2.181

橡膠 B

1.825

0.622

1.819

1.837

1.810

1.810

橡膠 C

2.122

0.303

2.115

2.117

2.130

2.114

 

結論

賽默飛世爾FlashSmart元素分析儀能夠從任何基質中定量測定元素,,改變樣品時無任何記憶效應。輪胎和橡膠樣品的CHNS/O測定由FlashSmart元素分析儀進行,,樣品無須任何預處理,。FlashSmart元素分析儀在自動化和高樣品處理量方面滿足實驗室要求。該分析儀是模塊化的,,使實驗室能夠在一次運行中進行CHNS測定,,并在改變配置的情況下快速切換到氧模式進行氧的測定。

 

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