孫玲梅 許娟 馬文紅

炭黑在輪胎中起補(bǔ)強(qiáng)和填充作用,補(bǔ)強(qiáng)作用的高低主要取決于炭黑的化學(xué)活性和粒徑的大小。化學(xué)活性大,其補(bǔ)強(qiáng)作用大。炭黑的活性點(diǎn)存在于炭黑的表面上,因此炭黑粒子越小,比表面積就越大,相同質(zhì)量炭黑的活性點(diǎn)就越多,就能更好地發(fā)揮炭黑對橡膠的化學(xué)結(jié)合和物理吸附的作用,從而提高補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)。測定炭黑粒徑的方法有多種,其中碘吸附法最為快速、簡單。

從近幾年用戶反饋的數(shù)據(jù)看,吸碘值產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象較多。通過與用戶的交流,問題集中在基準(zhǔn)試劑的選用上。炭黑生產(chǎn)企業(yè)習(xí)慣用碘酸鉀(KIO3)做基準(zhǔn)試劑,而輪胎生產(chǎn)企業(yè)則習(xí)慣用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)做基準(zhǔn)試劑。在炭黑樣品性能穩(wěn)定和質(zhì)量均勻的情況下,這兩種基準(zhǔn)試劑標(biāo)定出來的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液對炭黑吸碘值究竟有多大的影響,本文就此問題進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

一、兩種基準(zhǔn)試劑的性質(zhì)對比

1.兩種試劑在同一溫度下的溶解度不同,20℃時,碘酸鉀為8g,重鉻酸鉀為12g。

2.K2Cr2O7屬于重金屬鹽,性質(zhì)穩(wěn)定,配制好的基準(zhǔn)溶液可以保存很長時間;而KIO3-KI基準(zhǔn)溶液久置和受環(huán)境影響會發(fā)黃,故配制過程中要求將KIO3-KI溶液迅速轉(zhuǎn)入到容量瓶中,防止在空氣中被氧化。這些不同的性質(zhì)有可能導(dǎo)致配制好的基準(zhǔn)試劑的濃度會有所偏差。

二、實(shí)驗(yàn)過程及分析

1.標(biāo)定Na2S2O3溶液過程中使用兩種基準(zhǔn)試劑消耗同一瓶Na2S2O3溶液的體積對比見表1。

從表1中可以看出,兩種基準(zhǔn)溶液標(biāo)定同一瓶Na2S2O3溶液時,KIO3-KI基準(zhǔn)溶液消耗的Na2S2O3溶液的體積數(shù)要少,這說明KIO3-KI基準(zhǔn)溶液的濃度比K2Cr2O7基準(zhǔn)溶液的濃度偏低,從而使標(biāo)定好的Na2S2O3溶液的濃度也相應(yīng)偏低,再用此Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定出碘溶液的濃度也會相應(yīng)偏低。兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度同時偏低,會給炭黑的吸碘值測定造成多大影響,做了對比試驗(yàn)。兩種基準(zhǔn)試劑分別標(biāo)定好Na2S2O3溶液和碘標(biāo)準(zhǔn)溶液后,對6種炭黑吸碘值的影響比對數(shù)據(jù)見表2。

從表2可以看出,用KIO3-KI基準(zhǔn)試劑標(biāo)好的溶液所測出炭黑的吸碘值要稍微高一些,這與兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是相關(guān)的。但兩種方法測出的結(jié)果均在國標(biāo)允許的誤差范圍內(nèi)。

具體使用過程是:輪胎廠對炭黑吸碘值的測定是批次檢驗(yàn),碘標(biāo)準(zhǔn)溶液和Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液使用頻率少,用K2Cr2O7基準(zhǔn)試劑標(biāo)定Na2S2O3溶液時步驟繁瑣,但是K2Cr2O7基準(zhǔn)試劑性質(zhì)穩(wěn)定適于長期保存使用,只是在滴定過程中顏色變化不如KIO3好掌握,且K2Cr2O7具有毒性,長期使用會對人體造成傷害。

炭黑生產(chǎn)廠需要對炭黑質(zhì)量進(jìn)行定時不間斷的監(jiān)控,溶液使用較頻繁,用KIO3做基準(zhǔn)試劑標(biāo)定溶液步驟簡單、快速,而且測出的吸碘值更接近標(biāo)準(zhǔn)值。只是溶液放置的環(huán)境條件發(fā)生變化時易泛黃,所以必須按國標(biāo)要求的條件來保存基準(zhǔn)溶液。

2.此外,還應(yīng)考慮到,不論是優(yōu)級純還是分析純試劑,由于包裝、運(yùn)輸、貯藏、使用和生產(chǎn)日期等因素的不同,標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)溶液對炭黑吸碘值也會產(chǎn)生一定的影響。不同時期生產(chǎn)的K2Cr2O7基準(zhǔn)試劑標(biāo)定Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液后對炭黑吸碘值的影響見表3。

從表3可以看出,不同時期生產(chǎn)的基準(zhǔn)試劑對炭黑吸碘值的影響是不容忽視的。因此筆者建議,在選用基準(zhǔn)試劑時,最好使用正規(guī)廠家近期生產(chǎn)的。

三、結(jié)論

這兩種方法在使用中雖然各有利弊,但本質(zhì)上并沒有區(qū)別,不管是用K2Cr2O7還是用KIO3做基準(zhǔn)試劑,反應(yīng)機(jī)理是一樣的。具體如下:

Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O

IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O

I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

即都是在酸性條件下析出等量的碘再與硫代硫酸鈉反應(yīng),這些都是不可逆的氧化還原反應(yīng),因此用兩種基準(zhǔn)試劑標(biāo)定溶液并不是影響炭黑吸碘值精密度的主要原因。而作為檢測人員在實(shí)際操作過程中,更應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn),盡可能地減少試驗(yàn)過程中的系統(tǒng)誤差,杜絕由于設(shè)備使用和操作不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐蓽y試結(jié)果不準(zhǔn)確的情況發(fā)生。