GB/T 18174-2000橡胶中二氧化硅含量的测定

前 言

本标准非等效采用 ASTM D297—1993《橡胶制品化学分析标准方法》中第42章“二氧化硅和不溶性物质含量测定方法。”

本标准与ASTM中相应方法比较，增加了硫酸氢钾熔融灰分的前处理步骤，以消除其他组分的影响，同时增加了滤液中可溶性硅酸的光度法测定方法，提高了测定结果准确性。

本标准的附录A是标准的附录。

本标准由中华人民共和国原化学工业部提出。

本标准由全国橡标委通用化学试验方法分技术委员会归口。

本标准负责起草单位：北京橡胶工业研究设计院、河南轮胎股份有限公司。

本标准主要起草人：吴淑华、李志澄。

本标准委托全国橡标委通用化学试验方法分技术委员会负责解释。

中华人民共和国国家标准

橡胶中二氧化硅含量的测定 GB/T 18174—2000

Rubber—Determination of
silicon dioxide content

警告——使用本标准的人员应熟悉正规实验室操作规程。本标准无意涉及因使用本标准可能出现的所有安全问题。制定相应的安全和健康制度并确保符合国家有关法规是使用者的责任。

1 范围

本标准规定了橡胶中二氧化硅含量的测定方法。

本标准适用于除含硅橡胶以外的各类橡胶中二氧化硅含量的测定。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T 4498—1997 橡胶 灰分的测定(eqv ISO 247:1990)

GB/T 6379—1986 测试方法的精密度 通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性

3 原理

橡胶的灰分用硫酸氢钾熔融，再经盐酸溶解并过滤，使二氧化硅与其他组分分离。不溶物用氢氟酸处理，根据处理前后的质量差求得二氧化硅含量，以可溶性硅酸形式进入滤液中的二氧化硅用硅钼蓝光度法测定。以上两者之和为橡胶中二氧化硅总含量。

4 试剂

在分析过程中，只能使用分析纯试剂和蒸馏水，或纯度相当的水。

4.1 氢氟酸：$40\%(m/m)$；

4.2 硫酸氢钾：必须研成粉末状。如吸潮，先在 $200^\circ\text{C} \sim 250^\circ\text{C}$ 加热 $2\,\text{h}$，冷却后再研成粉末状；

4.3 盐酸溶液：$1+5(V+V)$；

4.4 盐酸溶液：$5+95(V+V)$；

4.5 硝酸溶液：$1+1(V+V)$；

4.6 硫酸溶液：$1+3(V+V)$；

4.7 钼酸铵$[(\text{NH}_4)_6\text{Mo}_7\text{O}_{24} \cdot 4\text{H}_2\text{O}]$溶液 ($50\,\text{g/L}$)：称取 $50\,\text{g}$ 钼酸铵溶于 $100\,\text{mL}$ 水中，稀释至 $1\,000\,\text{mL}$ 摇匀；

4.8 草酸-硫酸混合溶液：将 $25\,\text{g}$ 草酸($\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O}$)溶于 $500\,\text{mL}$ 水中，边搅拌边加入 $500\,\text{mL}$ 硫酸溶液(4.6)，冷却至室温；

4.9 硫酸亚铁铵$[(\text{NH}_4)_2\text{Fe}(\text{SO}_4)_2 \cdot 6\text{H}_2\text{O}]$溶液 ($60\,\text{g/L}$)：称取 $6\,\text{g}$ 硫酸亚铁铵溶于 $100\,\text{mL}$ 水中，加 $20$ 滴硫酸溶液(4.6)，贮于棕色瓶中；

国家质量技术监督局 2000-07-31批准 2001-03-01实施

4.10 试剂空白溶液：称取 4 g 硫酸氢钾，加 15 mL 盐酸溶液 (4.3)，加水溶解后移入 250 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；

4.11 二氧化硅标准溶液 (0.03 mg/mL)：准确称取 0.150 0 g 基准二氧化硅（先经 850℃～900℃灼烧 30 min 以上）于铂坩埚中，加 1.5 g 无水碳酸钠，置于 850℃～900℃马福炉中熔融至反应完全，冷却后用沸水浸取熔块移入烧杯，加水加热溶解，冷却后移入 500 mL 容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀，贮存在聚乙烯塑料瓶中。移取 $10.00\text{ mL}$ 上述标准溶液于 $100\text{ mL}$ 容量瓶中，加 1 滴酚酞指示液 (4.12)，滴加盐酸溶液 (4.4) 至无色，加水稀释至刻度，摇匀；

4.12 酚酞指示液 ($10\text{ g/L}$)：用 $95\%$ 乙醇配制；

4.13 硝酸银溶液 ($10\text{ g/L}$)。

5 仪器

5.1 分析天平，分度值为 $0.1\text{ mg}$；

5.2 铂坩埚：$30\text{ mL}$；

5.3 分光光度计，可调至 $650\text{ nm}$ 波长；

5.4 马福炉，温度可调至 $650℃～900℃$。

6 分析步骤

6.1 称取约 1 g（精确至 $0.000\text{ }2\text{ g}$）已剪碎的试样于瓷坩埚中，按 GB/T 4498—1997 规定的橡胶灰分灼烧的方法进行灼烧。

6.2 用玻璃棒将灰分压成细粉末，称取 $3\text{ g}$ 硫酸氢钾倒入瓷坩埚，用玻璃棒搅拌直至混合均匀，再称 $1\text{ g}$ 硫酸氢钾覆盖于灰分与硫酸氢钾的混合物上。取小块定量滤纸将玻璃棒擦净，将滤纸投入坩埚后移入 $650℃ \pm 25℃$ 马福炉中熔融 $20\text{ min}～30\text{ min}$。

6.3 试料熔融冷却后，往坩埚中加入适量沸水，待熔块与坩埚分离后移入 $100\text{ mL}$ 烧杯中，再向坩埚中加入 $15\text{ mL}$ 盐酸溶液 (4.3)，加热溶解残渣，一并移入烧杯，用沸水洗涤坩埚及盖，洗液并入烧杯。加热烧杯至微沸，使熔块溶解且不溶物分散均匀，冷却后用慢速定量滤纸过滤（接收瓶要干净，如透滤，需再滤一遍），以温水洗涤烧杯及不溶物至用硝酸银溶液检验无氯离子为止。所得滤液为滤液 A，保留该滤液用于可溶性硅酸的测定。

6.4 将不溶物连同滤纸移入铂坩埚中，先在电炉上炭化，再移入 $850℃～900℃$ 马福炉中灼烧至恒重。往铂坩埚中加入数滴硝酸溶液（以能湿润不溶物为限）及 $10\text{ mL}$ 氢氟酸，在通风橱中小火加热至近干，再加 $5\text{ mL}$ 氢氟酸，小心加热，蒸发至干。将铂坩埚移入 $850℃～900℃$ 马福炉中灼烧至恒重。

6.5 滤液 A 中的可溶性硅酸按附录 A（标准的附录）测定。

7 分析结果的表述

7.1 橡胶中二氧化硅含量 $X$ 以质量百分比 ($m/m$) 表示，按式 (1) 计算：

$$ X(\%) = \frac{m_1 - m_2}{m} \times 100 \quad\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots (1) $$

式中：$m_1$——氢氟酸处理前铂坩埚及内容物的质量，g；
$m_2$——氢氟酸处理后铂坩埚及残渣的质量，g；
$m$——试样的质量，g。

所得结果精确至两位小数。

7.2 若按 7.1 中公式 (1) 计算结果小于 $3\%$ 时，可视对准度的不同要求考虑附录 A（标准的附录）部分的测定。按式 (2) 计算：