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应用专题-塑料行业的水分含量测定

2020-08-31 11:09:57来源：100唯尔

塑料中的水分会影响塑料的物理性能，导致产品加工及塑料制品成型过程困难，并最终影响产品的品质。

背景

塑料是以天然树脂或合成树脂为主要成分，经添加一定的添加剂（增塑剂、阻燃剂、稳定剂、抗静电剂等）后，在一定温度和压力等条件下制备所得的材料。塑料制品是指以塑料粒子为主要原料，经过一系列加工成型工艺（注塑成型、压缩成型、气动成型等）处理所制成的工业、生活用品。塑料制品因其重量轻、化学稳定性良好、绝缘性能理想、机械强度较高等优良特性而被广泛应用。

水分会显著影响塑料的物理性能，如：干重、密度、流变特性、熔融指数、导电性、机械性能等。这些物理性能的变化会导致产品加工及塑料制品成型过程的困难，并最终影响产品质量，如：表面开裂、反光，抗冲击性能和拉伸强度等机械性能降低等。因此，水分含量的控制对于生产高质量的塑料产品是至关重要的。

水分管控的意义

1.塑料原材料水分含量测定

水分是影响塑料粒子物理性能的重要指标，因此，塑料粒子原材料生产过程中的水分含量监控是必不可少的。对于买方来说，原料水分含量检测，可以使双方更好的就产品质量和规格达成一致，避免商业纠纷。同时，也为原料的干燥条件提供科学的依据。

2.判定干燥机效能，优化干燥程序，提高生产效率

大多数工程塑料和塑料合金粒料都含有不同程度的水分,水分分布在粒子表面和粒子内部。此外，塑料粒子通常具有一定的吸湿性，生产车间的空气湿度，包装过程，运输过程，贮存环境等外部环境条件均会对物料中的水分含量产生一定的影响。因此，在塑料制品成型加工之前，必须使用干燥设备对原料进行干燥处理。干燥时间的控制对于后续产品成型过程和产品质量至关重要。

干燥时间过短，塑料粒子中的水分不能完全排出，则对塑料制品的内在质量与外观质量都有影响，并造成加工困难。塑料制品的内在质量表现为其各项性能指标明显下降，内应力增大，容易开裂,聚合物水解与降解；外观质量表现为制品泛黄,产生气泡、毛疵、银丝、斑纹,以及光泽度降低等。

干燥时间过长，则可能破坏塑料粒子本身的理化性质，如：低分子添加剂降解或挥发，热稳定性下降，韧性降低，脆性增加等。

测试仪器

本文介绍两种先进的水分仪，为塑料行业提供快速且准确的水分测试数据。

1.新一代水分分析仪---Vapor Pro XL水分仪（如图1所示），可以对水分进行特异性识别。该仪器由四个模块组成：

环形加热腔：最高测试温度可达300℃；

气体流量控制系统：为整个测试系统提供干燥气体，排除环境湿度干扰，并将样品中蒸发出的水分携带至传感器中进行检测；

高分子电容传感器：对水分进行特异性识别和检测，灵敏度高达0.1ppm；

控制系统：调节测试参数，监控仪器状态，计算并输出测试数据。

图1：Vapor Pro XL水分分析仪

Vapor Pro XL采用传感器技术检测水分，可以排除其他挥发性成分的干扰，实现真实水分含量的测定；测试过程中无需使用任何化学试剂，测试灵敏度可达0.1ppm，测试上限为100%；

Vapor Pro XL的操作十分简单易懂，仅需简单培训，使用人员便可轻松掌握操作要点，使用过程中可以实现无人值守。

使用Vapor Pro XL，仅需很少量的样品即可完成测试，测试时间通常可以控制在10分钟左右甚至更短（测试时间与样品量及水分含量有一定关联），可有效提高测试效率；

在进行水分测定时，Vapor Pro XL的控制面板可以实时显示水分释放的速率及总量（如图a，b），方便用户根据实际情况对测试方法进行合理的优化。

2.MAX 4000XL水分分析仪（如图2所示）根据干燥失重法的测试原理进行塑料的水分分析；测试过程中无需使用任何化学试剂，操作及使用都非常简易。该仪器主要包含三个模块：

加热模块：采用镍铬合金加热元件，最高测试温度可达275℃的温度；

称量模块：内置耐高温的分析天平，称量分辨率为0.1mg；

控制模块：用于调节测试参数，记录并输出测试数据。

图2：MAX 4000XL水分分析仪

MAX 4000XL水分仪独有的浮力补偿功能可有效地避免因高温而导致的天平称量偏差；串联测试功能可以实现温度梯度测试需求。

使用MAX 4000XL对产品进行水分含量测试，可显示如图2a,2b所示：

测试结果

1.使用Vapor Pro XL水分分析仪进行塑料产品进行水分含量测试，参考结果如下表。

2.使用MAX 4000XL对一些常见的塑料产品进行水分含量测试，参考结果如下表。

应用分析

Brookfield水分分析仪的测试方法符合国际标准ASTM–D6980-17 Standard Test Method for Determination of Moisture in Plastics by Loss inWeight（MAX 4000XL）和ASTM-D7191-2005 Standard Test Method for Determination of Moisture in Plastics byRelative Humidity Sensor（Vapor Pro XL）的要求。

对于各种塑料原材料及制品均具有良好的测试适应性，仪器维护成本低，可有效节约使用成本；测试过程中无需使用化学试剂，可避免对实验人员的潜在风险以及对环境的污染；操作简单，易于掌握，可以为塑料行业提供快速且准确的水分分析解决方案。

使用Brookfield高精度水分分析仪测量原料在干燥前后的水分含量情况：一方面可以验证原料是否彻底干燥，较少返工和降低次品率；另一方面可以很好的帮助用户准确评判干燥设备的干燥效能，并简化干燥程序，减少能耗和干燥设备的维护成本，最终，提高产能和缩短生产周期。

此外，Brookfield水分分析仪同样适用于塑料制品的品质分析。