本發(fā)明涉及化學(xué)品測試方法領(lǐng)域,特別是一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法。
背景技術(shù):
聚丙烯腈(PAN)基碳纖維是1960年代迅速發(fā)展起來的新型材料,因其具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)異性能,被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、宇宙飛船等軍工行業(yè),已成為航天航空工業(yè)中不可缺少的材料。
由于生產(chǎn)碳纖維的過程中,紡絲原液中含有丙烯腈單體。如果紡絲原液中殘余丙烯腈的含量大于0.01%,則所制得的聚丙烯腈碳纖維原絲在經(jīng)過碳化時(shí),其強(qiáng)度較低,達(dá)不到使用要求。因此,紡絲原液需要通過脫單脫泡后才可以進(jìn)入紡絲過程形成聚丙烯腈碳纖維原絲。而如果確定紡絲原液中殘余丙烯腈單體的含量是一個(gè)難題,目前國內(nèi)外沒有文獻(xiàn)報(bào)道如何測試聚丙烯腈碳纖維紡絲原液中殘余丙烯腈的含量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的不足,提供了一種簡單且準(zhǔn)確的碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,依次用氫氧化鈉堿溶液和標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定待測樣品,再通過公式計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量。
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取1.5~2.5g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中,精確至0.0001g,記為M;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于20~30℃溫度下電磁攪拌器上攪拌8~10min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
進(jìn)一步地,所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
進(jìn)一步地,所述的氫氧化鈉堿溶液的濃度為0.03mol/L。
進(jìn)一步地,所述的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度為0.01149mol/L。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,該方法簡單,方便操作,滴定終點(diǎn)容易判斷,測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。通過這種方法的建立,能夠非常準(zhǔn)確地測試聚丙烯腈碳纖維原液中殘余丙烯腈的含量,對(duì)指導(dǎo)脫單過程中的工藝過程及工藝參數(shù)起到至關(guān)重要的作用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=1.5037g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于20℃溫度下電磁攪拌器上攪拌10min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=2.20mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5784%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
實(shí)施例2:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=1.9716g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于20℃溫度下電磁攪拌器上攪拌10min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=2.90mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5783%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
實(shí)施例3:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=2.4932g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于20℃溫度下電磁攪拌器上攪拌10min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=3.68mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5781%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
實(shí)施例1~3是在其他條件不變的情況下,只改變待測樣品的重量,測試對(duì)比如下表所示:
實(shí)施例4:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=1.5000g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于20℃溫度下電磁攪拌器上攪拌10min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=2.20mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5783%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
實(shí)施例5:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=2.0000g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于25℃溫度下電磁攪拌器上攪拌9min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=2.80mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5783%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
實(shí)施例6:
一種碳纖維生產(chǎn)過程中紡絲原液殘余丙烯腈單體含量的測試方法,包括以下步驟:
(1)在萬分之一的分析天平上稱取M=2.5000g聚丙烯腈紡絲原液置于250mL碘量瓶中;
(2)在步驟(1)所述的碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜;
(3)在碘量瓶中加入攪拌磁,蓋上塞子,在碘量瓶口用水封后,于30℃溫度下電磁攪拌器上攪拌8min;
(4)待聚丙烯腈紡絲原液完全溶解后,打開瓶塞,沿著碘量瓶的瓶壁加入50mL去離子水,攪拌均勻;
(5)待碘量瓶中溶液冷卻后,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用0.03mol/L氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;
(6)再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V=3.72mL;
(7)為排除試劑本身的酸堿度干擾,另作兩個(gè)空白試驗(yàn):a)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,再向碘量瓶中加入25mL 0.1mol/L亞硫酸鈉溶液搖勻,再用0.01149mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液滴定至黃綠色,30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的體積V01=0.05mL;b)在250mL碘量瓶中加入25mL二甲基亞砜和50mL去離子水,攪拌均勻,向碘量瓶中加入5滴混合指示劑,用氫氧化鈉堿溶液滴定至淡藍(lán)色;30s不褪色即為終點(diǎn),記下消耗的氫氧化鈉堿溶液的體積V02=0.10mL;
(8)根據(jù)公式AN%=[2×(V-V01+V02)/M]×C×0.05306×100%計(jì)算出聚丙烯腈紡絲原液中的殘余丙烯腈質(zhì)量百分含量為1.5781%;
式中:AN%-待測樣品殘余丙烯腈單體含量;
V-待測樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
V01、V02-分別為空白試驗(yàn)a)、b)消耗標(biāo)準(zhǔn)酸或堿的體積,mL;
M-紡絲原液質(zhì)量,g;
C-標(biāo)準(zhǔn)硫酸酸溶液的濃度,mol/L;
0.05306-每摩爾丙烯腈相當(dāng)?shù)目藬?shù),g/moL。
所述的混合指示劑為100mL乙醇中溶解0.1g茜黃素R和0.2g麝香草酚酞。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制,凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化,均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。