快速準確地測定塑料粒子中的水分含量

水分含量是影響諸如聚酰胺（PA）和聚碳酸酯（PC）等樹脂的加工工藝、產品外觀和產品特性的一個重要因素。在注塑過程中，如果使用水分含量過多的塑料粒子進行生產，則會產生一些加工問題，并最終影響成品質量，如：表面開裂、反光，以及抗沖擊性能和拉伸強度等機械性能降低等。因此，水分含量的控制對于生產高質量的塑料產品是至關重要的。

目前，塑料行業(yè)中水分含量測定的參考方法是卡爾費休滴定法，這是一種用于測定樣品水分含量的通用滴定方法。為了獲得準確、可靠的測定結果，該方法需要配置優(yōu)良的實驗室和良好培訓的操作人員，這就意味著更大的成本投入。而HR83鹵素水分測定儀的出現（如圖1所示），很好地解決了這一問題。HR83無需使用昂貴的精密儀器或額外的化學試劑，同時0.001%/0.01% MC的高分辨率、高加熱效率的環(huán)形鹵素燈以及獨特設計的鍍金輻射體也確保了能夠進行快速、準確的水分含量測定。

圖1 HR83鹵素水分測定儀

HR83鹵素水分測定儀是全球知名的實驗室儀器供應商梅特勒-托利多公司為塑料行業(yè)水分含量測定提供的一種高效快速水分測定儀產品。該儀器根據熱失重的分析原理進行水分含量的測量，即在加熱干燥過程中，通過測定樣品干燥前后的質量變化，確認其水分含量。

HR83鹵素水分測定儀由采用分析天平用傳感器的稱量單元和采用環(huán)形鹵素燈的加熱單元組成。其中，分析天平用傳感器的稱量單元確保了塑料粒子水分測定的高精度和高重現性，而環(huán)形鹵素燈的加熱單元可實現樣品測定過程中的快速升溫和加熱均勻性。與其他的熱失重分析法（如烘箱、紅外或微波）相比，HR83不但很好地滿足了塑料粒子水分含量測定的高精度和高重現性的要求，也實現了快速、簡便的操作。

下面，以對聚酰胺6（PA6）塑料粒子水分含量測定的應用為實例，進一步說明HR83的優(yōu)良性能。

在PA6樹脂的生產過程中，通常建議原料在注塑加工前的水分含量應小于0.2%。然而，該樹脂在溫度為23℃，相對濕度為50%的環(huán)境中會吸收近2.5%的水分。所以，樹脂原料必須經過干燥才能滿足注塑要求。在實施干燥工藝前，對塑料粒子進行水分含量測定的另一好處是，可以優(yōu)化干燥時間（如將干燥時間由原來的4h縮短為1h），并顯著降低能耗成本。

此外，諸如ISO9001等質量體系還要求定期測定塑料粒子的水分含量，以驗證干燥機的正常性能。當然，注塑機啟動前也需要確定每批樹脂原料的水分含量。

在本次實驗中，使用了梅特勒-托利多HR83鹵素水分測定儀來測定PA6塑料粒子的水分含量，操作步驟如下：

1. 按下“method”鍵，選擇 “方法PA6”，各項參數設置情況為：振動適配器為High；分辨率選擇為High；待機溫度為100℃；升溫模式為階梯模式； Step1：130℃，5min ； Step2：130℃，0min；最終干燥溫度為130℃。

2.樣品盤去皮，加入約30g的塑料粒子樣品。

3.按下“Start”鍵，啟動水分測定過程。

4.結果顯示塑料粒子的水分含量。

測試表明，PA6塑料粒子樣品的水分含量為0.114%，符合注塑加工工藝中建議的0.2%最大限值。因此，該原料無需進一步干燥，即可直接進入注塑工藝流程。

圖2 使用HR83和卡爾費休滴定儀測得的3種不同水分含量的PA6關聯曲線：
橫線(HR83)和豎線(卡爾費休滴定儀)表示標準偏差

實驗中，為了驗證梅特勒-托利多HR83水分測定結果的精確性，分別對3種不同水分含量的PA6進行了水分含量的測定，并將測定結果與采用卡爾費休滴定法（選用梅特勒-托利多DL39卡爾費休滴定儀與Stromboli加熱爐配合使用）的結果進行了對比。通過實驗發(fā)現，HR83測得的3種不同水分含量樣品的高重現性測定結果非常接近于卡爾費休滴定法的測定結果（如圖2和表中所示）。

HR83(6次實驗)和卡爾費休滴定儀(3次實驗)測得的水分含量結果

通過以上實例可以發(fā)現，HR83鹵素水分測定儀無需使用化學試劑和專業(yè)的實驗室操作人員，即可實現快速、準確的水分測定，為塑料行業(yè)客戶提供了一種快速、簡便且可靠的水分測定方法。