GB/T 45128-2025 塑料 含水量的測定

范圍
本文件描述了六種檢測塑料粉末、顆粒和制品含水量的方法。方法A、方法B、方法C和方法E適用于所有類型的塑料，方法D適用于聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、環氧樹脂、聚酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺二胺(PAI)，不適用于可釋放NH₃ 的樣品。
方法A(無水甲醇提取法)，適用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.1%的測定，方法準確至0.1%。該方法也可用于不溶于甲醇的粉末預聚物材料的測定。
方法B1(管式爐蒸發法)，適用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.01%的測定。
方法B2(樣品瓶蒸發法)，適用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.01%的測定。
方法C(壓力測量法)，適用于含水量大于或等于0.01%的測定。該方法不適用于含有揮發性化合物(水除外)的塑料樣品，揮發性化合物在室溫下對壓力有顯著影響。使用方法C時，采用氣相色譜法等方法定期檢查樣品(尤其是新類型或牌號樣品)中是否含有揮發性化合物。
方法D[五氧化二磷(P₂O₅)電量法]，適用于含水量大于或等于0.01%的測定。本方法不適用于含有揮發性化合物(水除外)的塑料樣品，揮發性化合物[尤其是能與五氧化二磷酸性涂層反應的揮發性成分(如氨或胺類)]對測試有顯著影響。定期檢查樣品(尤其是新類型或牌號樣品)中是否含有揮發性化合物。
方法E(氫化鈣測試法)，適用于含水量大于或等于0.001%的測定。

術語和定義
本文件沒有需要界定的術語和定義。

試樣的制備與儲存
試樣可是塑料粉末、粒料和制品等任意形式。
將大尺寸試樣快速切割為尺寸小于4mm×4mm×3mm的碎片。取一定量具有代表性的試樣放入干燥至恒重的燒瓶或密封袋中，立即密封瓶口。
大多數情況下，試樣的含水量較低，試樣容器、大氣、試樣轉移、儲存和/或測試設備中的水均會對測試結果造成影響。試樣切割和儲存條件不同，會對測試結果造成影響。

方法A——無水甲醇提取法
原理
采用無水甲醇提取試樣中的水分，通過卡爾·費休滴定法測試其含水量。
試驗試劑
除另有規定外，使用分析純試劑。
滴定介質: 含水量(質量分數)小于0.1%的無水甲醇或其他具有同等作用的試劑。
卡爾·費休試劑: 水的當量系數大約為3mg/mL~5mg/mL。預備好的試劑應按 GB/T 6283 提供的方法檢測其當量系數。
試驗儀器
玻璃燒瓶: 容量為250mL，配有合適的蓋子，防止水分吸收或散失。
錐形瓶: 容量為150mL，帶標準磨砂頸，并配有磨砂玻璃塞。
回流冷凝器: 兩端的磨砂口能分別與錐形瓶和干燥管相匹配。
帶磨砂接口的干燥管: 填充氯化鈣或其他干燥劑。
加熱器: 用于加熱錐形瓶。
干燥器: 含有合適的干燥劑。
分析天平: 最小分度值0.1mg。
卡爾·費休滴定儀: 滿足 GB/T 6283 要求的組裝儀器或現代集成儀器。
試驗步驟
一般要求
由于測試試樣的絕對水質量很小，試驗過程中試樣容器、空氣或轉移設備中水分均會影響測試結果。吸濕性試樣應放入干燥器或其他適合的密閉容器中。
實驗室用玻璃器皿應預先干燥至恒重備用。
試樣準備
根據預估含水量，稱取絕對水含量為10mg~20mg的試樣。
現代庫侖卡爾·費休滴定儀若能夠達到更高的測試精度，也可使用絕對水含量小于10mg的試樣。
測試
將稱取好的試樣(精確到1mg)放入錐形瓶中，用磨口玻璃塞密封。錐形瓶瓶中移入50mL無水甲醇，用磨口玻璃塞密封，作為空白試驗。將錐形瓶置于干燥器中。
取下錐形瓶的玻璃塞，立即將錐形瓶與配有干燥管的回流冷凝器相連。加熱回流3h，然后自然冷卻至室溫。立即分離錐形瓶和回流冷凝器，用磨口玻璃塞密封瓶口，并將錐形瓶置入干燥器中。
使用卡爾·費休滴定儀和卡爾·費休試劑滴定兩個錐形瓶中的溶液。
注: 附錄B中給出了等效的試樣制備方法和滴定方法。
結果計算和表示
按照公式(1)計算試樣的含水量:

式中:
ω ——試樣含水量，%；
V₁ ——滴定試樣所消耗的卡爾·費休試劑的體積，單位為毫升(mL)；
V₂ ——滴定空白試驗所消耗的卡爾·費休試劑的體積，單位為毫升(mL)；
T ——水的當量系數，是消耗1mL卡爾·費休試劑所需的水的克數，單位為克每毫升(g/mL)；
m ——測試試樣的質量，單位為克(g)。
注: 部分設備，V₂可能無法獨立顯示，而是以V₁-V₂的形式用于儀器內部計算。這種情況下，公式(1)簡化為V×T。
該方法檢出限為0.1%，檢出限還與稱樣量的多少有關。

方法B1——管式爐蒸發法
原理
將稱量后的試樣置于加熱爐內，試樣中的水分經高溫蒸發后，以干燥的氮氣為載氣將水蒸氣轉移至滴定池中，采用庫侖卡爾·費休滴定法測試水分。該方法中二氧化硫和試樣中的水將碘還原，生成三氧化硫和HI，反應式如下:

I₂+SO₂+H₂O →2HI+SO₃
與含碘的傳統卡爾·費休試劑不同，庫侖法是從碘化物電解產生的碘。根據法拉第原理，產生碘的物質的量與消耗的電量成正比，即1mg水消耗10.71C電量，從而通過消耗的總電量計算出水分含量。
反應式如下:
2I^-→I₂+2e^-
試驗試劑
除另有規定外，僅使用分析純試劑。
陽極電解液: 根據設備使用說明選擇的能在反應中生成碘的碘離子溶液。
陰極電解液: 根據設備使用說明選擇的含有可溶解鹽的甲醇溶液(或者是其他有機溶劑)。
通用單陽極試劑: 根據設備使用說明選擇的能反應中生成碘的碘離子溶液用于無隔膜滴定池。
注: 無隔膜滴定池使用通用單陽極試劑。有隔膜的滴定池使用單獨的陽極和陰極溶液。
中性電解液: 由含水量約為4mg/mL的碳酸丙烯酯、乙二醇單甲醚(2-甲氧基乙醇)或甲基溶纖劑組成。
氮氣(N₂): 含水量小于5μg/g。
試驗儀器
卡爾·費休庫侖滴定儀: 由控制單元和滴定池組成，滴定池配備電解池、雙鉑傳感電極和磁力攪拌器(見圖1)。

滴定儀電解產生的碘與滴定池中的水分發生化學計量反應，將產生碘所消耗的電量轉化為水分的量，并直接以數字讀出，單位為毫克(mg)。
注: 無隔膜的滴定池，能滿足大多數測試的精度要求；有隔膜的滴定池，能實現更高的測試精度。
水蒸發器: 包含至少能使試樣加熱到300℃的加熱管(見圖2)、溫控單元、氣體流量計和裝有干燥劑的氣體干燥管。



微量注射器: 10μL。
樣品舟: 樣品舟足以盛裝試樣并能放入加熱管中。可用鋁箔折疊成合適大小的樣品舟，也可使用其他材質的樣品舟。
干燥劑: 置于水蒸發器中的氣體干燥管中。
分子篩: 孔徑0.3nm，氮氣干燥劑。
聚四氟乙烯套管: 用于維持系統磨砂玻璃接頭處氣密性。也可使用含水量很少或不含水且吸水率低的潤滑脂進行密封。
試驗步驟
一般要求
由于測試試樣的絕對水質量很小，試驗過程中試樣容器、空氣或轉移設備中水分均會影響測試結果。吸濕性試樣應放入干燥器或其他適合的密閉容器中。
儀器準備
按儀器說明書安裝卡爾·費休庫侖滴定儀和水蒸發器，將干燥劑填入氣體干燥管，裝置圖見圖1。
按照儀器說明書的要求向陽極電解池中加入適宜體積的陽極電解液，將10mL陰極溶液倒入陰極電解池中，陰極液面應低于陽極液面。
注: 一般情況下，無隔膜的滴定池使用通用單陽極庫侖試劑；有隔膜的滴定池使用單獨的陽極和陰極溶液。
打開電源，啟動滴定儀。若電位顯示為負值，則表示陽極電解液中碘含量過高，加入50μL~200μL的中性電解液。
連接水蒸發器和滴定池間的管路，調節氣體流量計，設置氮氣氣體流速為200mL/min~300mL/min。將加熱爐升至規定試驗溫度，以驅除水蒸發器中的殘留水分。
抬起滴定池并輕輕搖動，以去除瓶壁上的殘留水。在滴定模式下攪拌溶液1min，干燥并穩定內部環境。
重新連接蒸發器和滴定池間的連接管，確保載氣在整個滴定過程中流通。此時儀器準備完畢。
設備檢查
使用已知量的水，檢查卡爾·費休庫侖滴定儀是否正常工作:
當設備穩定并且在“就緒"位置時，用10μL的微量注射器小心地向滴定池內注入5μL蒸餾水進行測試。測試完成后，結果示數應為(5000±250)μg。
為了檢測整個系統是否工作正常，可用卡爾·費休加熱爐法測試任意的有證含水標準物質。例如:
——含水量為15.6%±0.5%的二水酒石酸鈉；
——含水量為3.8%±0.2%的半水酒石酸鉀；
——含水量為1.00%±0.03%的鎢酸鈉稀釋液。
測試
將加熱爐升溫至規定溫度，將樣品舟放入加熱爐內，并將其推入加熱爐中干燥。采用反吹的方式除去加熱管入口處的殘余水分。
加熱溫度與使用設備和實際環境有關，可參考相關材料的標準中的溫度要求并按附錄C中描述的方法優化最佳加熱溫度。如沒有相關標準規定，也可采用附錄C中提到的方法選擇最佳加熱溫度。
待儀器背景漂移穩定，將樣品舟移到樣品入口處冷卻。
根據表1的推薦稱取試樣，將稱量的試樣直接加入樣品舟內。
若樣品舟是由玻璃或其他并非一次性的材料制成，可使用鋁箔包住試樣，確保熔融試樣不粘黏樣品舟或試樣移入加熱管過程中不灑落。
如果直接用樣品舟稱量試樣，稱量完成后應立即將樣品舟放回加熱管中。如果使用鋁箔稱量試樣，應立即包裹試樣并放入樣品舟和加熱管。


開啟滴定程序，將樣品舟推入加熱爐中(見圖2)。直到測試完成，記錄儀器讀數，單位為毫克(mg)。
結果計算和表示
根據公式(2)計算測試試樣中的含水量:

式中:
ω ——試樣含水量，%；
m₁ ——試樣中水的質量，單位為毫克(mg)；
m₂ ——試樣的質量，單位為克(g)。
該方法檢出限為0.01%，方法檢出限還與稱樣量的多少有關。

方法B2——樣品瓶蒸發法
原理
試樣中的水分經高溫蒸發后，以干燥的氮氣為載氣將水蒸氣轉移至滴定池中，采用庫侖卡爾·費休滴定法滴定水分。該方法中二氧化硫和試樣中的水將碘還原，生成三氧化硫和HI，反應式如下:
I₂+SO₂+H₂O →2HI+SO₃
與含碘的傳統卡爾·費休試劑不同，庫侖法是從碘化物電解產生的碘。根據法拉第原理，產生碘的物質的量與消耗的電量成正比，即1mg水消耗10.71C電量，從而通過消耗的總電量計算出水分含量。
反應式如下:
2I^- →I₂+2e^-
試驗試劑
除另有規定外，僅使用分析純試劑。
陽極電解液: 根據設備使用說明選擇的能在反應中生成碘的碘離子溶液。
陰極電解液: 根據設備使用說明選擇的含有可溶解鹽的甲醇溶液(或者是其他有機溶劑)。
通用單陽極試劑: 根據設備使用說明選擇的含在反應中生成碘的碘離子溶液，用于無隔膜滴定池。
注: 一般情況下，無隔膜的滴定池使用通用單陽極試劑；有隔膜的滴定池使用單獨的陽極和陰極電解液。
滴定介質: 含水量小于0.1%(質量分數)的無水甲醇或其他有同等作用的試劑。
含水量1%的標準物質: 含水量為1%(質量分數)的無機物，每批單獨認證，按附錄D驗證含水量。
氮氣(N₂): 含水量小于0.544×10-6體積分數(露點-80℃)。
注1: 氮氣流量為60cm³/min，含水量為1mg/m³時，滴定池的水量為0.06μg/min。
注2: 對于某些設備，氮氣流量為小于或等于60cm3/min可能導致故障。
試驗設備
卡爾·費休庫侖滴定儀: 由控制單元和滴定池組成，滴定池配備電解池、雙鉑傳感電極和磁力攪拌器。
滴定儀電解產生的碘與滴定池中的水發生化學計量反應，將產生碘所消耗的電量轉化為水的量，并直接顯示數字，單位為毫克(mg)。設置儀器開始測試標準為漂移小于20μg/min，停止測試標準為漂移小于5μg/min，兩個判定標準的積分時間均為60s。
卡爾·費休庫侖滴定儀裝置圖見圖3。
注1: 無隔膜的滴定池能夠滿足大多數測試的精度要求。若需更高的測試精度，則使用有隔膜的滴定池。
注2: 漂移小于20μg/min的開始測試標準和小于5μg/min的停止測試標準是儀器默認值，適用于大多數塑料。
降低標準值，進行更低濃度水的檢測。
聚四氟乙烯套管: 用于維持系統磨砂玻璃接頭處氣密性。也可使用含水量很少或不含水且吸水率低的潤滑脂進行密封。
分子篩: 孔徑0.3nm，氣體干燥劑。
水蒸發器: 含能將樣品瓶中試樣加熱到至少300℃的烘箱或加熱裝置，配有溫度控制器、載氣、含有分子篩的干燥管和載氣流量計。也可使用制造商提供溫度更高的蒸發器。
樣品瓶: 玻璃瓶，配有帶硅膠墊的蓋子，用于蒸發水。樣品瓶應在干燥箱中干燥并放于干燥器中，容量宜為6mL的樣品瓶。
分析天平: 最小分度值為0.1mg。
烘箱: 能提供并維持105℃以上的溫度。
干燥器: 含有分子篩或硅膠等干燥劑。
玻璃瓶: 容量為250mL，配有合適的蓋子，防止水分吸收和釋放。
鋁箔密封袋: 容量為250g，或其他合適的儲存容器，防止水分吸收和釋放。

試驗步驟
儀器準備
將100mL~150mL通用單陽極試劑加入滴定容器中，并立即關閉容器。
將水蒸發器設置為待測材料所需的加熱溫度，等待溫度穩定。
加熱溫度與使用設備和實際環境有關，可參考相關材料標準中的溫度要求并按附錄C中描述的方法優化最佳加熱溫度。如沒有相關標準規定,也可采用附錄C中提到的方法選擇最佳加熱溫度。
取一個干燥的的樣品瓶放入水蒸發器中，開始滴定。持續滴定至系統水分漂移小于20μg/min，然后進行含水量測試。
試樣中的揮發性組分易沉積在傳輸線中，多次測試后，宜使用甲醇沖洗水蒸發器和滴定池組件之間的傳輸線。
應定期更換通用試劑。100mL通用試劑的水容量為1000mg，使用通用試劑約80%的水容量后更換試劑。
儀器檢查
使用80mg~350mg含水的標準物質在證書規定標準溫度(150℃~200℃)下測試其含水量，結果應符合標準物質的認證值偏差要求。
試驗步驟
試樣測試
根據預估含水量按表2稱取適量的試樣，稱取的試樣中的絕對水量應與含水標準物質的絕對水量相當。
如果試樣的含水量未知，則使用0.2g試樣進行預測試。
注: 由于試樣量較小，注意樣本代表性。
如果試樣的成分未知，按附錄C確定試樣最佳測試溫度。
將樣品瓶放于分析天平上，添加適量(見表2)待測試樣于樣品瓶中，并稱量試樣的質量(m₁)。立即用鋁蓋密閉樣品瓶。


快速稱量試樣，確保不發生水分的釋放或吸收，稱量后24h內完成含水量測試。
按試樣最佳測試溫度設置水蒸發器加熱溫度，等待溫度穩定。
將封閉的空樣品瓶放于水蒸發器中測試并記錄水釋放情況,待水分釋放量下降并穩定至小于20μg/min(試樣的開始漂移Sd_s)。每次測試試樣前,應重復此操作。
將裝有試樣的樣品瓶放入水蒸發器中，開始測試。通過氮氣將蒸發水載入滴定池。釋放的水與電解生成的碘發生反應。待滴定至水的釋放小于Sds+停止測試標準,測試結束。記錄儀器讀數(m_s)(單位:μg)和測試時長(t_s)。
注: 盡管按所有預防措施和注意事項進行測試，氮氣含水、泄漏等帶來的少量水與設備電解生成的碘持續反應也會影響測試結果。現代儀器會自動校正此類漂移。
示例1: 若儀器開始測試標準設置為漂移小于20μg/min，當啟動漂移為17μg/min時，儀器準備啟動。若停止測試標準設置為漂移小于5μg/min，在測試中，碘生成值低于特定值(開始漂移+停止測試標準)時，測試停止。在本例中，如果碘生成值小于17+5=22μg/min，則結束測試。如果含水量的測試時間為6min，則測試的水量需減去6×17=102μg。此修正程序適用于試樣和空白測試。
漂移小于20μg/min的開始標準和小于5μg/min的停止測試標準是儀器默認值，適用于大多數聚合物中水的測試。在分析低濃度水時，這兩個標準可單獨設置。
示例2: 分析2g含有0.03%(質量分數)水的聚合物時，若開始漂移為17μg/min，測試時長12min，則測試的漂移絕對水量204μg，該值作為試驗測試含水量的一部分，參與結果計算。通常，每分鐘的漂移值不超過試樣含水量的10%，因此，本例中的開始測試標準調整為漂移小于5μg/min。
空白測試
用不含試樣的樣品瓶，進行3次~5次測試，作為空白測試。
將密封的空樣品瓶放入水蒸發器中進行儀器平衡，并記錄水量釋放。待水量釋放下降并穩定至20μg/min以下(空白的開始漂移Sd_bl)。每次空白測試前，重復此操作。
將空白測試用空瓶放置在水蒸發器中開始測試，氮氣將空瓶釋放的水載入滴定池中。釋放的水在電解液中與電解生成的碘反應。待水的釋放量小于(Sd_bl+停止測試標準)。記錄儀器讀數(m_bl)(單位:μg)和測試時長(t_bl)。
使用空白測試平均值(m'_bl)作為計算中的空白值。
注: 空白結果來自樣品瓶內空氣中的水，即實驗室空氣。在(23±2)℃和(50±10)%相對濕度標準大氣中，空白值通常為80μg~100μg。重復測試值與平均值的最大偏差為±5μg。
由于空白值是由樣品瓶內空氣中水引起的，空白值隨樣品瓶內材料填充高度的變化而變化。瓶子中填充的材料越多，包圍的空氣越少，空白值相應減少。填充高度是否可忽略取決于絕對空白值和試樣的含水量。
結果計算和表示
為獲得統計相關結果，應進行至少3次空白測試。
根據公式(3)計算空白平均值(m'_bl)

式中:
m_bl ——空白測試釋放的水的質量，單位為微克(μg)；
t_bl ——空白測試時長，單位為分鐘(min)；
Sd_bl——空白起始漂移，單位為微克每分鐘(μg/min)；
n ——是空白測試的次數。
根據公式(4)計算試樣中的含水量:

式中:
ω ——試樣含水量，%；
m_s ——試樣釋放的水的質量，單位為微克(μg)；
t_s ——試樣測試的時間，單位為分鐘(min)；
Sd_s——試樣測試的起始漂移，單位為微克每分鐘(μg/min)
m'_bl——空白測試平均值，單位為微克(μg)；
m₁ ——測試試樣質量，單位為克(g)。
該方法檢出限為0.01%，方法檢出限還與稱樣量的多少有關。

附錄B (資料性)  試樣制備和滴定的可選方法
B.1 總則
除了本文件中所述的方法外，也可使用其他試樣制備方法，然后根據卡爾·費休試劑滴定法進行含水量測試，下述方法假設卡爾·費休試劑不會發生任何副反應。如果滴定時間超過5min，使用內部或外部漂移補償。
B.2 溶液滴定法
只有當塑料溶于合適的溶劑且在滴定過程中沒有干擾(例如渾濁、沉淀、與卡爾·費休試劑的副反應)時，才可進行溶液滴定。
易于溶解或在滴定介質中快速溶解的塑料可在測量池中用磁力攪拌器攪拌溶解。如果塑料微溶或溶解緩慢，則應在密封容量瓶中用磁力攪拌器攪拌溶解試樣。同時，進行空白溶劑測試。
B.3 懸浮液中的連續滴定
如果確保在滴定過程中試樣會釋放出所有的水，并且水的釋放速度比周圍環境吸收的速度快得多，則使用懸浮液連續滴定。測試完成后進行空白試驗，計算分析時間段的漂移。
連續滴定消耗體系中的水可使體系處于非平衡狀態，從而不斷釋放水分進行含水量測試。因此，懸浮液中的連續滴定優于懸浮液中的不連續滴定和外部萃取法的滴定。
使用現代庫侖卡爾·費休滴定儀，如能達到與使用方法B1或方法B2相同的測試精度，則可稱取絕對水量小于10mg的試樣進行測試。
B.4 懸浮液中的不連續滴定
在封閉的滴定池中，使用滴定儀的磁力攪拌器將試樣與滴定介質混合2h比外部提取后進行測試更容易實現。
B.5 水的外部萃取
在密閉容器中，將試樣與適當的溶劑(通常為甲醇)混合數小時，然后在考慮溶劑含水量的情況下滴定試樣中的水。也可加熱或回流加速水的萃取。該方法可用于共沸蒸餾等，實施過程中采取適當的措施來減小空氣濕度對結果的影響。

附錄C (規范性)  含水量測試最佳加熱溫度和加熱時間的選擇
C.1 最佳溫度選擇
通過在不同溫度下進行含水量測試，為待測材料選擇最佳加熱溫度。測試時，選擇不同溫度間隔步長，以便繪制曲線，如圖C.1所示。確定最佳加熱溫度時，宜選擇溫度范圍為120℃~220℃，最大步長不超過20℃。
最佳溫度選擇應不超過材料的熔融溫度或分解溫度的最小值。
可補充溶液黏度實驗，以驗證測試過程中是否生成水。

C.2 測試結果的解釋
在區域1中，試樣中的水未蒸發，含水量并隨溫度升高而成比例增加。
在區域2中，含水量幾乎處于恒定水平。將達到恒定含水量值的溫度區域視為所研究材料和實際實驗環境的最佳加熱溫度。
通過在含水量測試前后對材料進行溶液粘度測量，可確認該溫度下試樣是否生成水[GB/T12006.1、GB/T1632(所有部分)]。
在區域3中，含水量有所增加。含水量的升高是由高溫下的熱降解和冷凝反應等效應產生的水引起的。
注: 若無法獲得圖C.1中所示的最佳的曲線情況，無法區分上述3個區域。此時，通過相關方協商選擇加熱溫度。
C.3 最佳加熱時間選擇
加熱時間與最佳溫度設置同等重要。圖C.2顯示了塑料的典型測試漂移曲線。對于此類試樣，設置正確的停止測試標準非常重要。曲線在加熱后期可能變得非常平坦，但此時試樣仍會釋放水分，因此，停止漂移應盡可能低(理想情況下: 相對停止漂移=0μg/min)。
停止測試標準過低，測量時間可能變得非常長。可縮短測量時間，通過相對停止漂移來估計結果誤差。偏差將添加到誤差計算中，偏差不可外推獲得。



京都電子KEM 卡爾·費休滴定儀 MKV-710S
京都電子KEM 卡爾·費休庫侖滴定儀 MKC-710S
京都電子KEM 管式爐蒸發法磁鐵型水蒸發器 ADP-611
京都電子KEM 樣品瓶蒸發法多樣品水蒸發器 CHK-501