卡爾費(fèi)休法測(cè)聚氨酯防水涂料的水分

段艷麗

遼寧女?huà)z防水建材科技集團(tuán)有限公司 遼寧盤(pán)錦 124010

近幾年，聚氨酯防水涂料防水性能優(yōu)良，施工方便，在屋面和廁浴間、地下室等工程中廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)過(guò)程中，聚氨酯防水涂料是以異氰酸酯、聚醚等加成聚合反應(yīng)而成的含異氰酸酯基的預(yù)聚體，配以催化劑、無(wú)水助劑、無(wú)水填充劑等，經(jīng)混合等工序加工制成的。從聚氨酯防水涂料的配方來(lái)看，它對(duì)水分的要求很苛刻，所以在生產(chǎn)過(guò)程中水分的檢測(cè)也是重中之重。因?yàn)榫郯滨シ浪苛仙a(chǎn)中有真空脫水的過(guò)程，水分也是極微量的，所以這里介紹的是卡爾費(fèi)休法測(cè)聚氨酯防水涂料的微量水分。

1 卡爾費(fèi)休法的工作原理

卡爾費(fèi)休法是1935年卡爾費(fèi)休(Karl Fischer)提出的測(cè)定水分的容量分析方法。它是測(cè)定物質(zhì)水分的各類(lèi)化學(xué)方法中，對(duì)水最為專(zhuān)一、最為準(zhǔn)確的方法。其原理是基于有水時(shí)，碘被二氧化硫還原，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸氫吡啶。反應(yīng)式：H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3

在電解過(guò)程中，電極反應(yīng)如下 ：陽(yáng)極 ：2I--2e → I2陰極 ：I2+2e → 2I-

2H++2e→H2↑

所有試劑是由占優(yōu)勢(shì)的碘和充有二氧化硫的吡啶、甲醇等混合而成，通過(guò)電解在陽(yáng)極上形成碘，碘與水反應(yīng)生成氫碘酸，直至水全部反應(yīng)完畢為止。反應(yīng)終點(diǎn)用鉑電極來(lái)指示。依據(jù)這個(gè)原理研發(fā)人員研制出了微量水分測(cè)定儀。微量水分測(cè)定儀操作檢單、靈敏度高、再現(xiàn)性好，并能連續(xù)測(cè)定，自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)。

2 水分對(duì)聚氨酯防水涂料的影響

（1）聚氨酯防水涂料是由聚醚和異氰酸酯等聚合而成，那么在生產(chǎn)過(guò)程中，若含水量偏大，異氰酸酯與水反應(yīng)生成脲，這樣必須加大異氰酸酯用量，增大生產(chǎn)成本。再者生成的脲基可進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)，形成雙脲交聯(lián)，增大組分的粘度，甚至出現(xiàn)凝膠[1]。所以聚氨酯防水涂料生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制水分的存在。

（2）較多的水分會(huì)引起聚氨酯防水涂料化學(xué)性質(zhì)的質(zhì)變，造成體系粘稠度增加，表面結(jié)皮，甚至凝膠固化，影響聚氨酯防水涂料的保質(zhì)期。所以得實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)涂料水分，做好防護(hù)措施。

3 聚氨酯防水涂料水分測(cè)定

3.1 實(shí)驗(yàn)部分

3.1.1 主要儀器及試劑

微量水分測(cè)定儀：BCS-605淄博本創(chuàng)儀器有限公司

電子天平：FA2004天津天馬衡基儀器有限公司

卡爾費(fèi)休試劑：淄博本創(chuàng)儀器有限公司

聚氨酯防水涂料組分樣品（密封好）

3.1.2 儀器參數(shù)

顯示方式：觸摸顯示器

測(cè)量范圍：3微克水-200微克水，0.0001%（1ppm）至100%

分別率：0.01ugH2O

準(zhǔn)確度：對(duì)于10μg-1mg為±2%，對(duì)于1mg以上，為±3%，（不含進(jìn)樣誤差）

電解速度：最大2.4毫克水/分

使用環(huán)境：溫度5℃-35℃濕度：≤85%

3.1.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）儀器的標(biāo)定。儀器開(kāi)啟后，用純水進(jìn)行標(biāo)定。按“樣品測(cè)定”進(jìn)入，當(dāng)試劑提示“平衡”，當(dāng)前操作顯示“請(qǐng)按開(kāi)始鍵，注入樣品”提示時(shí)，按下“開(kāi)始”鍵，用0.5μL進(jìn)樣器抽取0.1μL純水注入試劑里。其顯示結(jié)果應(yīng)為“100±0.5μg”，一般標(biāo)定2-3次，顯示結(jié)果在誤差范圍內(nèi)，就可以進(jìn)行樣品測(cè)量了。

（2）樣品測(cè)量。待微量水分測(cè)定儀標(biāo)定完后，將一次性吸管用樣品清洗三次，吸取0.5g左右的聚氨酯防水涂料樣品并用紙巾抹去管頭殘留物，放在天平上稱(chēng)重，并在儀器上輸入重量，在儀器提示下將管內(nèi)的樣品注入反應(yīng)杯，儀器開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)將管放回天平，聽(tīng)到3聲蜂鳴聲，儀器顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將天平顯示的數(shù)據(jù)再次輸入到儀器上，儀器直接顯示水分測(cè)定值，記錄測(cè)定結(jié)果，繼續(xù)測(cè)定至少兩次。保存好數(shù)據(jù)后，儀器自動(dòng)關(guān)機(jī)。測(cè)試一個(gè)樣品一般需要2-3分鐘。

3.2 測(cè)量結(jié)果的影響因素和采取的措施

在對(duì)樣品的水分測(cè)定過(guò)程中，測(cè)定結(jié)果受到諸多因素的影響，既有主觀因素也有客觀因素。要使影響分析結(jié)果的各種因素減少到最小程度，就要采取有效的質(zhì)量控制措施，來(lái)提高分析效率并獲得準(zhǔn)確結(jié)果。

（1）聚氨酯防水涂料組分相對(duì)來(lái)說(shuō)比較粘稠，所以在加樣時(shí)，應(yīng)避免粘到反應(yīng)杯壁上，影響測(cè)量結(jié)果，產(chǎn)生不必要的誤差，樣品加到反應(yīng)杯后輕輕的反復(fù)震蕩3到4次，使其快速得到穩(wěn)定漂移值[2]。

（2）在測(cè)定樣品前，檢查電極情況，如果有黑色沉淀物要及時(shí)清洗，然后烘干再生，才能使用。

（3）卡爾費(fèi)休試劑要在有效期內(nèi)使用，并要妥善保存防止吸收周?chē)h(huán)境水分導(dǎo)致試劑溶度降低，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，試劑應(yīng)保存于干燥處。

（4）儀器的攪拌速度會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生較大的影響。攪拌速度慢，反應(yīng)速度慢且不充分，攪拌速度快，會(huì)產(chǎn)生過(guò)多氣泡，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。所以攪拌時(shí)，當(dāng)觀察到較小的漩渦時(shí)，就是最佳的攪拌速度。

（5）卡爾費(fèi)休試劑瓶進(jìn)氣口要安裝干燥器，以防止試劑吸收空氣中的水分而使試劑的滴定度下降，引起嚴(yán)重的測(cè)定誤差。

（6）環(huán)境溫濕度也會(huì)引起卡爾費(fèi)休法測(cè)定出現(xiàn)誤差。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以通過(guò)使用空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，在濕度很大的情況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要配置除濕機(jī)。

（7）溫度對(duì)卡爾費(fèi)休的反應(yīng)速度有明顯的影響，在低溫下可以降低反應(yīng)速度，減少影響副反應(yīng)發(fā)生，高溫下可以加快樣品的溶解及水分的萃取，使滴定時(shí)間縮短。

4 卡爾費(fèi)休法測(cè)聚氨酯防水涂料的水分的意義

聚氨酯防水涂料作為功能性建筑材料之一，在我國(guó)建筑工程的投入每年呈遞增趨勢(shì)，我們更應(yīng)該從生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)水分含量，把控產(chǎn)品質(zhì)量，消除不穩(wěn)定因素，避免產(chǎn)生副產(chǎn)物。微量水分測(cè)定儀用于聚氨酯防水涂料組分的水分測(cè)定，費(fèi)時(shí)短，準(zhǔn)確度高，不易被其他成分所妨礙而影響其測(cè)量值。