氮含量测定

第二章实验部分

2.1 实验原料

磷酸（85%wt）：分析纯；上海晶纯实业有限公司；

三聚氰胺：工业级；湖北宜化化工有限公司；

七水氯化镧：分析纯；上海晶纯实业有限公司；

氯化铝：分析纯；上海晶纯实业有限公司；

氯化锌：分析纯；上海晶纯实业有限公司；

MPP：自制，广东华南精细化工研究院；

LDPE1：1F7B，中国石油化工股份有限公司；

LDPE2：608，中国石油化工股份有限公司；

Melapur200：DSM；

超支化成炭剂：自制，广东华南精细化工研究院

磷酸酯胺盐：自制，广东华南精细化工研究院

3-羟基苯基磷酰丙酸（CEPPA）：工业级，青岛东科化工有限公司；高纯铝粉：分析纯，上海晶纯实业有限公司；

37%盐酸：化学纯，上海晶纯实业有限公司；

2.2 实验仪器

6511 型电动搅拌器：上海标本模具厂；

500ml磨口三颈烧瓶；温度计；恒压滴液漏斗；

X6精密熔点测定仪：北京第三光学仪器厂；

马弗炉：沈阳市节能电炉厂；

热重分析仪：TGA-50，日本岛津公司；

红外光谱仪：Nicolet 360，美国尼高立公司；

酸度计：

BUSS单螺杆挤出机：AG. Basle. Switzerland；

注塑机：CPC-1，震雄集团；

锥形量热仪：ASTM M1354，英国FTT公司；

氧指数仪：PDF-60，承德精密试验机有限公司；

X射线光电子能谱仪：ESCALAB 250，美国Thermo electron公司

电子万能试验机：WDT-D，承德精密试验机有限公司

核磁共振仪：Bruker WM 300MHz或Unity 200MHz核磁共振仪

2.3 性能测试与表征

2.3.1 热重(TG)

在氮气气氛下，取大约10mg的样品放置于坩埚中，以10℃/min的速率从室温加热到800℃，研究材料随温度升高的质量变化情况；

2.3.2红外光谱（FTIR）

采用美国NICOLET-360型红外光谱仪测试对样品进行化学组分分析，将样品与溴化钾混合，压片。

2.3.3水溶性

称取1.0g试样于200ml烧杯中，加入100ml蒸馏水，放在磁力加热搅拌器上恒温(25℃)加热，并不断搅拌30min，取下烧杯静置24h。用10ml吸量管准确量取10ml上清液于预先恒重过的蒸发皿中，放入干燥箱中105℃下干燥5h后，冷却至室温，称重。计算溶解度。

2.3.4 10%浆状液的pH值

准确称取试样1.0g于200ml烧杯中，加入99ml蒸馏水，放在磁力加热搅拌器上恒温(25℃)加热，并不断搅拌30min，取下，用酸度计测定pH。

2.3.5 氮含量

凯氏定氮法测量样品的氮含量；凯氏定氮法是测定化合物或混合物中总氮量一种方法。即在有催化剂的条件下，用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐，然后在碱性条件下将铵盐转化为氨，随水蒸气馏出并为过量的酸液吸收，再以标准碱滴定，就可计算出样品中的氮量。

（1）样品预处理：精密称取0.0752g~0.1003g 固体样品（约相当氮30~40mg），移入干燥的250ml圆底单口烧瓶中，加入0.3g硫酸铜、6g硫酸钾及20ml硫酸，稍微摇匀后于瓶口放一小漏斗，将瓶以45度角斜支于有小孔的石棉网上，小火加热，待瓶内样品全部炭化，泡沫完全停止后，加大火力，并保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿澄清透明后，再继续加热0.5h，取下放冷，小心加入20ml水，放冷后，移入100ml容量瓶中，并洗涤烧瓶三次以上，洗涤液并且移入容量瓶中，再加水至刻度，摇匀，备用。

（2）蒸馏：1）装好定氮装置，于500ml单口烧瓶内装水约1/2（250ml）处加入甲基红指示剂数滴和1mL硫酸，保持水呈酸性（颜色为红色），以避免水中的氨被蒸出而影响结果，并加入数粒沸石（或玻璃珠）以防止暴沸，然后加热煮沸瓶内的水。2）向锥形瓶加入25mL 2%硼酸溶液、20mL水及甲基红--次甲基蓝混合指示剂数滴（以透过试剂瓶观察蓝紫色刚好透明为宜），并使冷凝管的下端插入液面下。吸取10ml样品消化液由小漏斗流入烧瓶，并以10ml水洗涤漏斗并流入烧瓶内，关闭阀门。将20ml 40%氢氧化钠溶液倒入漏斗，开启阀门使其缓慢流入烧瓶，并立即将阀门关闭，加入少许水于漏斗中液封，防止漏气。开始蒸馏，蒸汽通过反应室使氨通过冷凝管而进入接受瓶内，蒸馏5min，移动锥形瓶，使冷凝管下端移开液面，再蒸馏1min，然后用少量水冲洗冷凝管下端外部。取下锥形瓶，待滴定。

（3）滴定：以0.01mol/L盐酸标准溶液滴定至蓝紫色为终点。同时做空白试验。

（4）计算：

（V1-V2）×N×14.008×0.001

w= ———————————————×100%

m×10/100

式中：

w：样品中氮的质量分数，%；

V1：样品消耗盐酸标准溶液的体积，ml；

V2：试剂空白消耗标准溶液的体积，ml；

N：盐酸标准溶液的当量浓度，mol/L；

m：样品的质量，g。

2.3.6 极限氧指数（LOI）

根据GB 2406-1993 标准对PE阻燃前后进行氧指数测试。氧指数是表征材料阻燃性能的重要手段之一，表示在规定实验条件下向燃烧筒通入流速稳定的氮氧混合气流，支持材料燃烧所需要的最低氧气浓度，以氧的百分数表示。

在同种测试条件下，氧指数越大，则表示试样燃烧时所需氧气量越大，试样材料的燃烧性能就越好。

2.3.7 X射线光电子能谱（XPS）：

待测物受X光照射后内部电子吸收光能而脱离待测物表面(光电子)，透过对光电子能量的分析可了解待测物组成,XPS主要应用是测定电子的结合能来实现对表面元素的定性分析，包括价态。研究中所使用的仪器为Thermo electron生产的ESCALAB 250型。以单频AlKα（1486.6eV）X射线源，步长0.5eV，固定通能全扫描为30eV。主要工作过程为：将残炭磨成粉末后平整、完全覆盖地贴于导电双面胶带上，安装于样品托中，将样品托放置于XPS 测试仪的样品池中。

2.3.8 锥形量热分析（CONE）

ISO 5660，圆饼型薄片（φ100x4mm），热流强度为50Kw/m2。采用英国FFT 标准型锥形量热仪测试低密度聚乙烯阻燃前后的燃烧性能。主要工作过程为将一定尺寸的织物放入加热器下热辐射点燃，由于加热器呈圆锥形，因此称为锥形量热仪。本研究中试样形状为圆饼，尺寸为100mm×100mm，加热器的辐射热强度为50kW/m2，空气流为24l/s。目前，CONE已经成为评价阻燃剂阻燃性能的重要工具，可望在评价聚合物材料燃烧性和阻燃性上代替或部分代替大型燃烧试验，并能进行阻燃机理与成烟机理等方面的研究。

2.3.9 力学性能测试

对注塑样条进行力学性能测试，测试标准为：拉伸性能按GB/T1040-2006测试；弯曲性能按GB/T9341-2008测试。

2.3.10 核磁共振测试