热导法测定天然胶乳中的氮含量

2018-07-23王海仙姚毅荣侯英涛

橡胶工业 2018年12期

王堃，王海仙，姚毅荣，侯英涛，严莎

（化矿金属材料检测中心，天津 300456）

天然胶乳是橡胶树割开时流出的液体，呈乳白色。新鲜的天然乳胶蛋白质质量分数为0.002～0.045。天然胶乳主要用于制作橡胶制品、发泡乳胶制品和海绵等，乳胶医用耗材在全球一次性医疗用品中也占有很大市场份额。天然胶乳因具有一系列优良的物理和化学特性，在生产和生活中具有广泛的用途[1-4]。蛋白质对天然胶乳的生物合成必不可少，它可以提高天然胶乳的力学性能和耐老化性能等[5]，但其过敏问题又限制了天然胶乳在生物学上的应用[6-7]。因此，天然胶乳中氮含量的测定具有十分重要的意义。

目前我国文献及现行国家和行业标准对天然胶乳中氮含量的检测主要采用凯氏定氮法[8-9]。凯氏定氮法是氮含量测定的经典方法，但其检测过程繁琐、周期长，且前处理过程在强酸、高温条件下进行，对试验人员安全存在潜在威胁。

本工作采用热导法测定天然胶乳中的氮含量，并结合天然胶乳的特点对试验条件进行优化，同时将其测定结果与凯氏定氮法测定结果进行对比[10]，以验证方法的可行性。

1 实验

1.1 样品和试剂

标准物质：高纯度乙二胺四乙酸（EDTA），氮质量分数为0.095 6。

样品：一定氮含量的天然胶乳。

1.2 仪器及条件

CHN628型元素分析仪，载气为纯度99.99%的氦气，燃烧气为纯度99.50%的氧气，动力气为压缩空气，必须无水无油；工作条件：燃烧炉温度950 ℃，排气后燃气温度 850 ℃，分析时间 4.5 min，美国力可公司产品。5E-MIN6150型干燥箱，长沙开元仪器有限公司产品。

1.3 试验原理

试样预处理后放入燃烧炉中，在氧气气氛下完全燃烧。试样中的碳、氢、氮分别被氧化成二氧化碳、水和氮氧化物。燃烧气体进入次燃烧炉进行氧化和颗粒去除，随后燃烧气体在储气罐中混匀，通过载气（氮气）带出。用独立的非色散红外池对水和二氧化碳进行检测。氮氧化物通过填充铜丝的加热还原管还原成氮气，净化后进入热导池检测。

1.4 测试分析

按照GB/T 8290—2008规定的方法之一扦取试样[11]并按GB/T 8298—2001规定的方法干燥至质量恒定[12]。

进行1—2次空白分析，使用凯氏定氮法定值后的天然胶乳标准样品对曲线进行漂移校正。称取一定质量的干燥后试样于无氮锡箔纸内，将试样包裹成球状，放入元素分析仪内进行测试。

2 结果与讨论

2.1 试验条件的选择

2.1.1 标准曲线的确定

天然胶乳的氮质量分数主要分布在0.001 5～0.006 0之间，而常用的氮标准物质氮含量均较高，因此选择称取一系列质量的EDTA建立标准曲线。由于大部分样品氮含量较低，因此需要选择“1/认证值”质量选项，此类型的质量可以在曲线拟合过程中弥补高含量标样的偏移。在已确定的仪器条件下，以氮质量分数（×102）为纵坐标、试样质量（mg）为横坐标（分别取20，40，50，60和70 mg的EDTA），拟合出的标准曲线方程为：y＝0.001x2+0.935 6x+0.004 6。该方程均方根误差为0.007 504 1，相关因数为1.000 0。

2.1.2 燃烧模式的定义

天然胶乳属于快速易燃性材料，应采取高氧气起始流量以避免不完全燃烧。定义燃烧模式如下：阶段一（0～30 s）、阶段二（31～60 s）、阶段三（61～90 s）的氧气流量分别为4，1和4 L·min-1。

2.1.3 进样量

元素分析仪说明书中建议样品单次检测量为100 mg。在试验过程中发现，干燥处理后的天然胶乳具有密度小、弹性好等特点，100 mg的天然胶乳用无氮锡箔纸包裹成球状后直径较大，容易在进样时发生卡样。因此选取不同进样量进行测定，结果见表1。