孙玲梅 许娟 马文红
炭黑在轮胎中起补强和填充作用,补强作用的高低主要取决于炭黑的化学活性和粒径的大小。化学活性大,其补强作用大。炭黑的活性点存在于炭黑的表面上,因此炭黑粒子越小,比表面积就越大,相同质量炭黑的活性点就越多,就能更好地发挥炭黑对橡胶的化学结合和物理吸附的作用,从而提高补强效应。测定炭黑粒径的方法有多种,其中碘吸附法最为快速、简单。
从近几年用户反馈的数据看,吸碘值产生偏差的现象较多。通过与用户的交流,问题集中在基准试剂的选用上。炭黑生产企业习惯用碘酸钾(KIO3)做基准试剂,而轮胎生产企业则习惯用重铬酸钾(K2Cr2O7)做基准试剂。在炭黑样品性能稳定和质量均匀的情况下,这两种基准试剂标定出来的Na2S2O3标准溶液对炭黑吸碘值究竟有多大的影响,本文就此问题进行了试验分析。
一、两种基准试剂的性质对比
1.两种试剂在同一温度下的溶解度不同,20℃时,碘酸钾为8g,重铬酸钾为12g。
2.K2Cr2O7属于重金属盐,性质稳定,配制好的基准溶液可以保存很长时间;而KIO3-KI基准溶液久置和受环境影响会发黄,故配制过程中要求将KIO3-KI溶液迅速转入到容量瓶中,防止在空气中被氧化。这些不同的性质有可能导致配制好的基准试剂的浓度会有所偏差。
二、实验过程及分析
1.标定Na2S2O3溶液过程中使用两种基准试剂消耗同一瓶Na2S2O3溶液的体积对比见表1。
从表1中可以看出,两种基准溶液标定同一瓶Na2S2O3溶液时,KIO3-KI基准溶液消耗的Na2S2O3溶液的体积数要少,这说明KIO3-KI基准溶液的浓度比K2Cr2O7基准溶液的浓度偏低,从而使标定好的Na2S2O3溶液的浓度也相应偏低,再用此Na2S2O3标准溶液标定出碘溶液的浓度也会相应偏低。两种标准溶液浓度同时偏低,会给炭黑的吸碘值测定造成多大影响,做了对比试验。两种基准试剂分别标定好Na2S2O3溶液和碘标准溶液后,对6种炭黑吸碘值的影响比对数据见表2。
从表2可以看出,用KIO3-KI基准试剂标好的溶液所测出炭黑的吸碘值要稍微高一些,这与两种标准溶液的浓度是相关的。但两种方法测出的结果均在国标允许的误差范围内。
具体使用过程是:轮胎厂对炭黑吸碘值的测定是批次检验,碘标准溶液和Na2S2O3标准溶液使用频率少,用K2Cr2O7基准试剂标定Na2S2O3溶液时步骤繁琐,但是K2Cr2O7基准试剂性质稳定适于长期保存使用,只是在滴定过程中颜色变化不如KIO3好掌握,且K2Cr2O7具有毒性,长期使用会对人体造成伤害。
炭黑生产厂需要对炭黑质量进行定时不间断的监控,溶液使用较频繁,用KIO3做基准试剂标定溶液步骤简单、快速,而且测出的吸碘值更接近标准值。只是溶液放置的环境条件发生变化时易泛黄,所以必须按国标要求的条件来保存基准溶液。
2.此外,还应考虑到,不论是优级纯还是分析纯试剂,由于包装、运输、贮藏、使用和生产日期等因素的不同,标定的标准溶液对炭黑吸碘值也会产生一定的影响。不同时期生产的K2Cr2O7基准试剂标定Na2S2O3标准溶液后对炭黑吸碘值的影响见表3。
从表3可以看出,不同时期生产的基准试剂对炭黑吸碘值的影响是不容忽视的。因此笔者建议,在选用基准试剂时,最好使用正规厂家近期生产的。
三、结论
这两种方法在使用中虽然各有利弊,但本质上并没有区别,不管是用K2Cr2O7还是用KIO3做基准试剂,反应机理是一样的。具体如下:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
即都是在酸性条件下析出等量的碘再与硫代硫酸钠反应,这些都是不可逆的氧化还原反应,因此用两种基准试剂标定溶液并不是影响炭黑吸碘值精密度的主要原因。而作为检测人员在实际操作过程中,更应该严格执行国家标准,尽可能地减少试验过程中的系统误差,杜绝由于设备使用和操作不当等因素造成测试结果不准确的情况发生。
