孫玲梅 許娟 馬文紅
炭黑在輪胎中起補強和填充作用,補強作用的高低主要取決于炭黑的化學活性和粒徑的大小。化學活性大,其補強作用大。炭黑的活性點存在于炭黑的表面上,因此炭黑粒子越小,比表面積就越大,相同質量炭黑的活性點就越多,就能更好地發揮炭黑對橡膠的化學結合和物理吸附的作用,從而提高補強效應。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據看,吸碘值產生偏差的現象較多。通過與用戶的交流,問題集中在基準試劑的選用上。炭黑生產企業習慣用碘酸鉀(KIO3)做基準試劑,而輪胎生產企業則習慣用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)做基準試劑。在炭黑樣品性能穩定和質量均勻的情況下,這兩種基準試劑標定出來的Na2S2O3標準溶液對炭黑吸碘值究竟有多大的影響,本文就此問題進行了試驗分析。
一、兩種基準試劑的性質對比
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,性質穩定,配制好的基準溶液可以保存很長時間;而KIO3-KI基準溶液久置和受環境影響會發黃,故配制過程中要求將KIO3-KI溶液迅速轉入到容量瓶中,防止在空氣中被氧化。這些不同的性質有可能導致配制好的基準試劑的濃度會有所偏差。
二、實驗過程及分析
1.標定Na2S2O3溶液過程中使用兩種基準試劑消耗同一瓶Na2S2O3溶液的體積對比見表1。
從表1中可以看出,兩種基準溶液標定同一瓶Na2S2O3溶液時,KIO3-KI基準溶液消耗的Na2S2O3溶液的體積數要少,這說明KIO3-KI基準溶液的濃度比K2Cr2O7基準溶液的濃度偏低,從而使標定好的Na2S2O3溶液的濃度也相應偏低,再用此Na2S2O3標準溶液標定出碘溶液的濃度也會相應偏低。兩種標準溶液濃度同時偏低,會給炭黑的吸碘值測定造成多大影響,做了對比試驗。兩種基準試劑分別標定好Na2S2O3溶液和碘標準溶液后,對6種炭黑吸碘值的影響比對數據見表2。
從表2可以看出,用KIO3-KI基準試劑標好的溶液所測出炭黑的吸碘值要稍微高一些,這與兩種標準溶液的濃度是相關的。但兩種方法測出的結果均在國標允許的誤差范圍內。
具體使用過程是:輪胎廠對炭黑吸碘值的測定是批次檢驗,碘標準溶液和Na2S2O3標準溶液使用頻率少,用K2Cr2O7基準試劑標定Na2S2O3溶液時步驟繁瑣,但是K2Cr2O7基準試劑性質穩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。
炭黑生產廠需要對炭黑質量進行定時不間斷的監控,溶液使用較頻繁,用KIO3做基準試劑標定溶液步驟簡單、快速,而且測出的吸碘值更接近標準值。只是溶液放置的環境條件發生變化時易泛黃,所以必須按國標要求的條件來保存基準溶液。
2.此外,還應考慮到,不論是優級純還是分析純試劑,由于包裝、運輸、貯藏、使用和生產日期等因素的不同,標定的標準溶液對炭黑吸碘值也會產生一定的影響。不同時期生產的K2Cr2O7基準試劑標定Na2S2O3標準溶液后對炭黑吸碘值的影響見表3。
從表3可以看出,不同時期生產的基準試劑對炭黑吸碘值的影響是不容忽視的。因此筆者建議,在選用基準試劑時,最好使用正規廠家近期生產的。
三、結論
這兩種方法在使用中雖然各有利弊,但本質上并沒有區別,不管是用K2Cr2O7還是用KIO3做基準試劑,反應機理是一樣的。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,這些都是不可逆的氧化還原反應,因此用兩種基準試劑標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際操作過程中,更應該嚴格執行國家標準,盡可能地減少試驗過程中的系統誤差,杜絕由于設備使用和操作不當等因素造成測試結果不準確的情況發生。
