NR中的氮主要来自胶乳中的粗蛋白质。蛋白质对橡胶的性能有较大影响,一方面它的分解产物可以促进橡胶的硫化、延缓老化,使橡胶制品耐用;另一方面它可增强橡胶的吸水性、导电性以及生热性,不利于制造绝缘性的电工器材,影响动态性能。因此,测定NR中的氮含量有重要意义。目前,粗蛋白质中氮含量测定多采用凯氏定氮仪,我国国家标准与ISO标准均采用这种方法。凯氏定氮法作为经典的化学分析方法,测定结果准确、灵敏,但存在分析时间长、过程复杂、操作缺乏安全性等缺点。本工作采用自动定氮仪测定NR中氮含量,并与凯氏定氮法测定结果进行比较。

1 实验

1.1 试剂

试验用催化剂、混合指示剂、硼酸吸收液和滴定用盐酸标准溶液等均按GB/T 8088)1999中的要求配制。

1.2 主要试验仪器

自动定氮仪,具有定氮仪蒸馏器和自动滴定功能,最小滴定单位为0.01 mL,可根据滴定缸内溶液颜色变化进行终点判定,蒸馏体积达250 mL;仪器配有内置恒温器的消化器,控温范围为50~440e。分析仪专用消化管体积为250 mL。

1.3 样品制备

按GB/T 15340)1994[3]均匀化试样。

1.4 试验方法

(1)消化

称取0.1~0.2 g(精确至0.000 1 g)样品于消化管中,加入约0.65 g催化剂混合物和3 mL硫酸,用消化器加热至消化液为澄清绿色后继续煮沸30 min。冷却,加蒸馏水75 mL待测。同时做空白试验。

(2)蒸馏和滴定

设定仪器中碱液泵冲程约20 mL,吸收液泵冲程约15 mL,蒸馏体积为140 mL。先做空白试验,在取得稳定的空白值后依次测定已消化好的样品。

2 结果与讨论

2.1 蒸馏体积的确定

蒸馏体积是指确保样品蒸馏、结果准确前提下的最小蒸馏液体积,在试验条件确定的情况下,其与蒸馏时间相对应。同一样品在不同蒸馏体积下氮含量的测定结果见表1。

表1 同一样品不同蒸馏体积下氮含量测定结果

由于样品中的氮经消化后以(NH4)2SO4形式存在,在强碱条件下很容易蒸馏。由表1可以看出,当蒸馏体积达到120 mL时试样已基本蒸馏,因此设定蒸馏体积为140 mL,蒸馏时间约4.5 min。虽然仪器法的蒸馏体积是凯氏定氮法的2倍,但凯氏定氮法的蒸馏时间为10~12min,且不包括滴定时间,而仪器法是蒸馏、滴定同步进行,因此试验时间可缩短2/3。表2 仪器法与凯氏法试验结果对比

2.2 显著性检验

分别采用仪器法和凯氏定氮法对同一样品中氮含量进行测定,结果见表2。根据试验结果进行显著性检验。

(1)F检验法

检验法说明两组数据的方差没有显著性差异,两种测定方法的精密度一致。

(2)t检验法

t检验法说明两种测定方法的结果没有显著性差异。

分别采用仪器法和凯氏定氮法对4个不同样品进行测定,结果见表3。根据表3结果计算:两种测定方法间不存在系统误差。

表3 两种方法对不同样品氮含量测定结果对比

3 结语

采用自动定氮仪进行NR中氮含量测定,其结果与凯氏定氮法测定结果无显著性差异,试验时间可缩短2/3。同时,由于实现了机电一体化控制,消化时可自动控温,缩短了消化时间;使用大消化管,消化时样品无发泡、爬壁和粘贴现象,保证试样消化;从消化到蒸馏、滴定无试样转移过程,滴定终点可自动识别,减少了人为因素造成的误差。