本文引用:GB T 17657-2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中甲醛含量测定——穿孔法
1方法描述
一定数量的试样置于烧瓶中,在加热条件下,以甲苯为提取介质,通过液一固萃取循环提取试样中甲醛,含有甲醛的热甲苯溶液通过穿孔器砂滤板溢入穿孔器套管中,与套管中的水进行液一液萃取,把甲醛转移至水中。
一定条件下,萃取液中甲醛与乙酰丙酮反应生成二乙酰基二氢卢剔啶,在波长为412 nm处得到最大吸收强度。该反应对甲醛具有高度特异性。
本方法适用于刨花板、纤维板类产品甲醛含量的快速测定。
2仪器设备
2.1TD17657-1型人造饰面板甲醛释放量试验仪(穿孔淬取法),主要包括5个部分,
2.2天平,感量0.01 g;感量0.0001g。
2.3水银温度计,0℃~300℃,分度值1℃。
2.4鼓风干燥箱,可保持温度(103±2)℃。
2.5水槽,可保持温度(60±1)℃。
,可在波长412 nm处测量吸光度。推荐配10 mm、50 mm光程的比色皿。
2.7器皿与容器,包括:——碘价瓶,500 mL;
——单标线移液管,0.1 mL,2.0 mL,25mL,50 mL,100 mL;或自动数字式移液管;
——棕色酸式滴定管,50mL;——棕色碱式滴定管,50 mL;
——量筒,10 mL,50mL,100 mL,250 mL,500 mL;
—干燥器,直径20 cm~24 cm;——表面皿,直径12 cm~15 cm;
—白色容量瓶,100mL,1000 mL,2000 mL;
——棕色容量瓶,1000 mL;
——带塞三角烧瓶,50mL,100mL;
——烧杯,100 mL,250 mL,500 mL,1000 mL;
——棕色细口瓶,1000 mL;——滴瓶,60 mL;
——玻璃研钵,直径10 cm~12 cm。——小口塑料瓶,500 mL,1000 mL。
3试剂与溶液配制
3.1水,至少为符合GB/T 6682规定的三级纯度蒸馏水或去离子水的要求。
3.2甲苯(C₇H),分析纯。
3.3有证碘标准溶液,c(I₂)=0.05 mol/L。
3.4有证硫代硫酸钠标准溶液,c(Na₂S₂O₃)=0.1 mol/L。
3.5氢氧化钠(NaOH),分析纯。
3.6氢氧化钠溶液(1 mol/L):
称取40g(精确至0.001g)氢氧化钠(3.5),溶于600 mL新煮沸而后冷却的蒸馏水中,待全部溶解后加蒸馏水定容至1000 mL,储于小口塑料瓶中。
3.7硫酸(H₂SO₄),p=1.84g/mL,分析纯。
3.8硫酸溶液(1 mol/L):
量取约54mL硫酸(3.7),在搅拌下缓缓倒入适量水中,搅匀,冷却后,以水稀释并完全转移至1000 m L的容量瓶中,以水稀释到刻度,摇匀。
3.9可溶性淀粉,分析纯。
3.10淀粉指示剂(1%):
称取1g可溶性淀粉(3.9),加入10 mL蒸馏水中,搅拌下注入90 mL沸水中,再微沸2 min,放置待用。使用前配制。
3.11乙酰丙酮(CH₃COCH₂COCH₃),分析纯。
3.12乙酰丙酮溶液(CH₃COCH₂COCH₃,体积分数0.4%):
用移液管吸取4mL乙酰丙酮(3.11)置于1000 mL棕色容量瓶中,再用水稀释至刻度,摇匀,避光保存。
3.13乙酸铵(CH₃COONH),分析纯。
3.14乙酸铵溶液(CH₃COONH₄,质量分数20%):
称取200 g(精确至0.01 g)乙酸铵(3.13)于500 mL烧杯中,加水完全溶解后,完全转至1000 mL棕色容量瓶中,再用水稀释至刻度,摇匀,避光保存。
3.15甲醛溶液(HCHO),质量分数35%~40%。
3.16甲醛标准溶液:
移取约2mL甲醛溶液(3.15)于1000mL容量瓶中,再用水稀释至刻度,摇匀。准确移取20mL该溶液于100mL带塞三角烧瓶中,再加入25 mL碘标准溶液(3.3)、10 mL氢氧化钠标准溶液(3.6)混匀,在暗处静置15 min,加入15m L硫酸溶液(3.8),以0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液(3.4)滴定近终点,再加入几滴1%淀粉指示剂(3.10),继续滴定无色,同时以20 mL水代替甲醛溶液进行空白试验。平行标定4次,数据处理按GB/T 601规定。甲醛标准溶液浓度按式(33)计算:
c1=(V0-V)×15×c2×1000/20
式中:
C1——甲醛浓度,单位为毫克每升(mg/L);
V0—滴定蒸馏水所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积,单位为毫升(mL);
V——滴定甲醛溶液所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积,单位为毫升(mL);
c2——硫代硫酸钠溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L)。
注:1mL0.1 mol/L硫代硫酸钠相当于1mL 0.05mol/L的碘溶液和1.5mg的甲醛。
3.17有证甲醛标准溶液。
3.18甲醛标准工作溶液(15 mg/L)。
准确移取适量体积甲醛标准溶液(3.16或3.17)于1000 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,使该甲醛标准工作溶液的浓度为15mg/L。
4试件要求
4.1试件尺寸
通常试件尺寸为长L=25mm;宽b=25mm;厚度为板厚。质量约为500g。其中100g用于含水率测定。
4.2试件平衡处理
4.2.1企业内部由于质量控制进行甲醛含量测定,可在板冷却后立即取样,在室温下密封保存。取样后72h内应测定甲醛含量。
4.2.2若本方法用于除企业质量控制外的其他方面,例如已安装好的板,采用的取样、试件制备和平衡处理等所有影响最终结果的方法都需经过双方同意并在试验报告中说明。除非另有商议,应把试件放在温度(20±2)℃、相对湿度(65±5)%条件下放至质量恒定,即相隔24 h两次称重结果之差不超过试件最后一次称重质量的0.1%。
4.2.3平衡处理时应避免甲醛的其他来源污染试件。
5试验步骤
5.1试验次数
通常进行2次平行试验。若甲醛含量(穿孔值)的偏差大于0.5mg/100g,则进行第3次试验。
企业内部生产控制时,可进行一次试验。
5.2试件含水率的测定
含水率按4.3规定的方法进行,试件质量为50g(精确至0.01 g),取2次平行试验平均值。
5.3甲醛穿孔萃取
5.3.1按图58组装萃取系统,并使之稳定。以合适的材料如石棉绳等对穿孔器套管边管做保温处理,冷凝管接入冷却水源。
5.3.2称取(110±5)g试件(精确至0.1g),置于1000 mL圆底烧瓶中,加入600mL甲苯。再将100mL甲苯及1000 mL~1200mL蒸馏水加入穿孔器套管中,使液面距虹吸管出口20 mm~30mm。在液封装置的三角瓶中加200 mL蒸馏水,并使出液管口深入液面之下,吸收溢出蒸汽中的甲醛。安装妥当,保证每个接口紧密而不漏气,若有必要可涂上凡士林或活塞油脂。若板材甲醛含量≤3mg/100g,萃取试件的质量可增加至200g。
5.3.3接通冷却水源,待确认冷却水正常回流后,再接通套式恒温器电源,调节加热速度,使其在20 min~30 min后加热至甲苯开始回流。萃取进行(120±5)min,从通过穿孔器的第一滴甲苯开始记时。萃取期间,甲苯需以70滴/min~90滴/min的速度稳定回流。因甲苯密度小于水的密度,部分甲苯浮在水面之上,并通过穿孔器套管上的小虹吸管回流至烧瓶中。应使穿孔器中的甲苯液柱保持一定高度,避免三角瓶中的液封水发生虹吸现象,回吸到穿孔器套管中。
在整个加热萃取过程中,应有专人看管,以免发生意外事故。回流时穿孔器套管中液体温度不应超过40℃,若温度超过40℃,应采取降温措施,以保证甲醛在水中的溶解。穿孔器套管的水面不应超过图60所示的最高水位线,以免吸收甲醛的水溶液通过小虹吸管进入烧瓶,为了防止该现象,可将穿孔器套管中吸收液转移一部分至2000 mL容量瓶。
5.3.4萃取结束后,立即移开加热器,仪器迅速冷却,使三角瓶中的液封水会通过冷凝管回到穿孔器套管中,以洗涤冷凝管等。
5.3.5开启穿孔器套管底部的旋塞阀,将甲醛吸收液全部转至2000 mL容量瓶中,再在三角烧瓶中加入200 mL水,并使200 mL水虹吸回流至穿孔器套管,重复2次,合并转移至2000mL容量瓶中。
5.3.6以蒸馏水定容甲醛吸收液至2000 mL刻度,若有少量甲苯混入,可用滴管吸除后再定容、摇匀,作为萃取液待测。
5.3.7在萃取过程中,若有漏气或停电间断,应重新试验。甲苯应妥善处理,重蒸脱水后可重复使用。
5.3.8空白试验。采用上述方法,使用同批次甲苯,不加试件,进行萃取操作,得到萃取空白液。如果600mL甲苯中甲醛含量超过0.2 mg,则该批甲苯不能使用。
5.4甲醛浓度测定
5.4.1测定原理
在乙酰丙酮和乙酸铵混合溶液中,甲醛和乙酰丙酮反应生成二乙酰基二氢二甲基吡啶(DDL),DDL在412nm波长处吸光度最大。该反应对甲醛具有高度特异性。
注:也可以使用其他适合的分光光度法,如酚试剂分光光度法(GB/T 18204.2—2014中7.2)。
5.4.2测定程序
准确吸取10mL萃取液于50mL带塞三角烧瓶中,再吸取10 mL乙酰丙酮溶液(3.12)和10 mL乙酸铵溶液(3.14)到该烧瓶中。具塞,摇匀,放入(60±1)℃的水槽中加热10 min,然后避光处室温下存放约1h。以1 0mm或50mm光程的比色皿,在分光光度计上412 nm处,以蒸馏水作为对比溶液,调零,然后测定萃取液的吸光度A.。同时用蒸馏水代替吸收液,采用相同方法作空白试验,确定空白值A。
5.4.3标准曲线绘制
把0mL,5mL,10mL,20mL,50mL和100 mL的甲醛标准工作溶液(3.18)分别移加至100 mL容量瓶中,并用蒸馏水稀释到刻度。然后分别取出10mL溶液,按5.4.2规定测量吸光度。根据甲醛浓度(0mg/L~15mg/L之间)和对应吸光度绘制标准曲线(图61)。标准曲线相关系数y²≥0.9995,斜率保留四位有效数字。标准曲线至少每月检查一次。
X——吸光度A,-A:
Y——甲醛标准工作溶液稀释后的质量浓度(mg/L)。
图61标准曲线示例(光程10 mm比色皿)
6结果计算与表示
6.1试件含水率
试件含水率(H)按4.3中式(3)计算,精确至0.1%。
6.2试件甲醛含量
试件甲醛含量(或穿孔值)按式(34)计算,精确至0.1 mg:
E=(Aa-Ab)×f×(100+H)×V/m0
式中:
E——每100g试件含有甲醛毫克数,单位为毫克每百克(mg/100 g);
Aa——萃取液的吸光度;
Ab——蒸馏水的吸光度;
f——标准曲线的斜率,单位为毫克每毫升(mg/L);
H——试件含水率,%;
m0——用于萃取试验的试件质量,单位为克(g);
V——容量瓶体积,V=2L。
刨花板、定向刨花板和干法纤维板的甲醛释放量(或穿孔值)是板材平衡处理到含水率为6.5%时的值。对于含水率不同的刨花板、定向刨花板和干法纤维板,甲醛含量(或穿孔值)采用式(35)计算,精确至0.1 mg:
Ec=E×F
式中:
E——每1 0 0 g试件含有甲醛毫克数,单位为毫克每百克(mg/100g);
F——含水率修正系数。
对于刨花板和定向刨花板,当3%≤H≤10%时采用式(36)计算含水率修正系数F:
F=-0.133H+1.86
对于干法纤维板,采用式(37)和式(38)计算含水率修正系数F:
——当板材含水率为4%≤H≤9%时:
F=-0.133H+1.86 (37)
——当板材含水率为H<4%和H>9%时:
F=0.636+3.12e-0.346H (38)
6.3板甲醛含量
板甲醛含量以同一张板内两份试件甲醛含量的算术平均值表示,精确至0.1mg。如果进行第三次重复检测(见5.1),则舍弃偏离最大的值。