GB/T 45128-2025 塑料 含水量的测定

范围
本文件描述了六种检测塑料粉末、颗粒和制品含水量的方法。方法A、方法B、方法C和方法E适用于所有类型的塑料，方法D适用于聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、环氧树脂、聚酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺二胺(PAI)，不适用于可释放NH₃ 的样品。
方法A(无水甲醇提取法)，适用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.1%的测定，方法准确至0.1%。该方法也可用于不溶于甲醇的粉末预聚物材料的测定。
方法B1(管式炉蒸发法)，适用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.01%的测定。
方法B2(样品瓶蒸发法)，适用于所有尺寸小于4mm×4mm×3mm且含水量大于或等于0.01%的测定。
方法C(压力测量法)，适用于含水量大于或等于0.01%的测定。该方法不适用于含有挥发性化合物(水除外)的塑料样品，挥发性化合物在室温下对压力有显著影响。使用方法C时，采用气相色谱法等方法定期检查样品(尤其是新类型或牌号样品)中是否含有挥发性化合物。
方法D[五氧化二磷(P₂O₅)电量法]，适用于含水量大于或等于0.01%的测定。本方法不适用于含有挥发性化合物(水除外)的塑料样品，挥发性化合物[尤其是能与五氧化二磷酸性涂层反应的挥发性成分(如氨或胺类)]对测试有显著影响。定期检查样品(尤其是新类型或牌号样品)中是否含有挥发性化合物。
方法E(氢化钙测试法)，适用于含水量大于或等于0.001%的测定。

术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。

试样的制备与储存
试样可是塑料粉末、粒料和制品等任意形式。
将大尺寸试样快速切割为尺寸小于4mm×4mm×3mm的碎片。取一定量具有代表性的试样放入干燥至恒重的烧瓶或密封袋中，立即密封瓶口。
大多数情况下，试样的含水量较低，试样容器、大气、试样转移、储存和/或测试设备中的水均会对测试结果造成影响。试样切割和储存条件不同，会对测试结果造成影响。

方法A——无水甲醇提取法
原理
采用无水甲醇提取试样中的水分，通过卡尔·费休滴定法测试其含水量。
试验试剂
除另有规定外，使用分析纯试剂。
滴定介质: 含水量(质量分数)小于0.1%的无水甲醇或其他具有同等作用的试剂。
卡尔·费休试剂: 水的当量系数大约为3mg/mL~5mg/mL。预备好的试剂应按 GB/T 6283 提供的方法检测其当量系数。
试验仪器
玻璃烧瓶: 容量为250mL，配有合适的盖子，防止水分吸收或散失。
锥形瓶: 容量为150mL，带标准磨砂颈，并配有磨砂玻璃塞。
回流冷凝器: 两端的磨砂口能分别与锥形瓶和干燥管相匹配。
带磨砂接口的干燥管: 填充氯化钙或其他干燥剂。
加热器: 用于加热锥形瓶。
干燥器: 含有合适的干燥剂。
分析天平: 最小分度值0.1mg。
卡尔·费休滴定仪: 满足 GB/T 6283 要求的组装仪器或现代集成仪器。
试验步骤
一般要求
由于测试试样的绝对水质量很小，试验过程中试样容器、空气或转移设备中水分均会影响测试结果。吸湿性试样应放入干燥器或其他适合的密闭容器中。
实验室用玻璃器皿应预先干燥至恒重备用。
试样准备
根据预估含水量，称取绝对水含量为10mg~20mg的试样。
现代库仑卡尔·费休滴定仪若能够达到更高的测试精度，也可使用绝对水含量小于10mg的试样。
测试
将称取好的试样(精确到1mg)放入锥形瓶中，用磨口玻璃塞密封。锥形瓶瓶中移入50mL无水甲醇，用磨口玻璃塞密封，作为空白试验。将锥形瓶置于干燥器中。
取下锥形瓶的玻璃塞，立即将锥形瓶与配有干燥管的回流冷凝器相连。加热回流3h，然后自然冷却至室温。立即分离锥形瓶和回流冷凝器，用磨口玻璃塞密封瓶口，并将锥形瓶置入干燥器中。
使用卡尔·费休滴定仪和卡尔·费休试剂滴定两个锥形瓶中的溶液。
注: 附录B中给出了等效的试样制备方法和滴定方法。
结果计算和表示
按照公式(1)计算试样的含水量:

式中:
ω ——试样含水量，%；
V₁ ——滴定试样所消耗的卡尔·费休试剂的体积，单位为毫升(mL)；
V₂ ——滴定空白试验所消耗的卡尔·费休试剂的体积，单位为毫升(mL)；
T ——水的当量系数，是消耗1mL卡尔·费休试剂所需的水的克数，单位为克每毫升(g/mL)；
m ——测试试样的质量，单位为克(g)。
注: 部分设备，V₂可能无法独立显示，而是以V₁-V₂的形式用于仪器内部计算。这种情况下，公式(1)简化为V×T。
该方法检出限为0.1%，检出限还与称样量的多少有关。

方法B1——管式炉蒸发法
原理
将称量后的试样置于加热炉内，试样中的水分经高温蒸发后，以干燥的氮气为载气将水蒸气转移至滴定池中，采用库仑卡尔·费休滴定法测试水分。该方法中二氧化硫和试样中的水将碘还原，生成三氧化硫和HI，反应式如下:

I₂+SO₂+H₂O →2HI+SO₃
与含碘的传统卡尔·费休试剂不同，库仑法是从碘化物电解产生的碘。根据法拉第原理，产生碘的物质的量与消耗的电量成正比，即1mg水消耗10.71C电量，从而通过消耗的总电量计算出水分含量。
反应式如下:
2I^-→I₂+2e^-
试验试剂
除另有规定外，仅使用分析纯试剂。
阳极电解液: 根据设备使用说明选择的能在反应中生成碘的碘离子溶液。
阴极电解液: 根据设备使用说明选择的含有可溶解盐的甲醇溶液(或者是其他有机溶剂)。
通用单阳极试剂: 根据设备使用说明选择的能反应中生成碘的碘离子溶液用于无隔膜滴定池。
注: 无隔膜滴定池使用通用单阳极试剂。有隔膜的滴定池使用单独的阳极和阴极溶液。
中性电解液: 由含水量约为4mg/mL的碳酸丙烯酯、乙二醇单甲醚(2-甲氧基乙醇)或甲基溶纤剂组成。
氮气(N₂): 含水量小于5μg/g。
试验仪器
卡尔·费休库仑滴定仪: 由控制单元和滴定池组成，滴定池配备电解池、双铂传感电极和磁力搅拌器(见图1)。

滴定仪电解产生的碘与滴定池中的水分发生化学计量反应，将产生碘所消耗的电量转化为水分的量，并直接以数字读出，单位为毫克(mg)。
注: 无隔膜的滴定池，能满足大多数测试的精度要求；有隔膜的滴定池，能实现更高的测试精度。
水蒸发器: 包含至少能使试样加热到300℃的加热管(见图2)、温控单元、气体流量计和装有干燥剂的气体干燥管。



微量注射器: 10μL。
样品舟: 样品舟足以盛装试样并能放入加热管中。可用铝箔折叠成合适大小的样品舟，也可使用其他材质的样品舟。
干燥剂: 置于水蒸发器中的气体干燥管中。
分子筛: 孔径0.3nm，氮气干燥剂。
聚四氟乙烯套管: 用于维持系统磨砂玻璃接头处气密性。也可使用含水量很少或不含水且吸水率低的润滑脂进行密封。
试验步骤
一般要求
由于测试试样的绝对水质量很小，试验过程中试样容器、空气或转移设备中水分均会影响测试结果。吸湿性试样应放入干燥器或其他适合的密闭容器中。
仪器准备
按仪器说明书安装卡尔·费休库仑滴定仪和水蒸发器，将干燥剂填入气体干燥管，装置图见图1。
按照仪器说明书的要求向阳极电解池中加入适宜体积的阳极电解液，将10mL阴极溶液倒入阴极电解池中，阴极液面应低于阳极液面。
注: 一般情况下，无隔膜的滴定池使用通用单阳极库仑试剂；有隔膜的滴定池使用单独的阳极和阴极溶液。
打开电源，启动滴定仪。若电位显示为负值，则表示阳极电解液中碘含量过高，加入50μL~200μL的中性电解液。
连接水蒸发器和滴定池间的管路，调节气体流量计，设置氮气气体流速为200mL/min~300mL/min。将加热炉升至规定试验温度，以驱除水蒸发器中的残留水分。
抬起滴定池并轻轻摇动，以去除瓶壁上的残留水。在滴定模式下搅拌溶液1min，干燥并稳定内部环境。
重新连接蒸发器和滴定池间的连接管，确保载气在整个滴定过程中流通。此时仪器准备完毕。
设备检查
使用已知量的水，检查卡尔·费休库仑滴定仪是否正常工作:
当设备稳定并且在“就绪"位置时，用10μL的微量注射器小心地向滴定池内注入5μL蒸馏水进行测试。测试完成后，结果示数应为(5000±250)μg。
为了检测整个系统是否工作正常，可用卡尔·费休加热炉法测试任意的有证含水标准物质。例如:
——含水量为15.6%±0.5%的二水酒石酸钠；
——含水量为3.8%±0.2%的半水酒石酸钾；
——含水量为1.00%±0.03%的钨酸钠稀释液。
测试
将加热炉升温至规定温度，将样品舟放入加热炉内，并将其推入加热炉中干燥。采用反吹的方式除去加热管入口处的残余水分。
加热温度与使用设备和实际环境有关，可参考相关材料的标准中的温度要求并按附录C中描述的方法优化最佳加热温度。如没有相关标准规定，也可采用附录C中提到的方法选择最佳加热温度。
待仪器背景漂移稳定，将样品舟移到样品入口处冷却。
根据表1的推荐称取试样，将称量的试样直接加入样品舟内。
若样品舟是由玻璃或其他并非一次性的材料制成，可使用铝箔包住试样，确保熔融试样不粘黏样品舟或试样移入加热管过程中不洒落。
如果直接用样品舟称量试样，称量完成后应立即将样品舟放回加热管中。如果使用铝箔称量试样，应立即包裹试样并放入样品舟和加热管。


开启滴定程序，将样品舟推入加热炉中(见图2)。直到测试完成，记录仪器读数，单位为毫克(mg)。
结果计算和表示
根据公式(2)计算测试试样中的含水量:

式中:
ω ——试样含水量，%；
m₁ ——试样中水的质量，单位为毫克(mg)；
m₂ ——试样的质量，单位为克(g)。
该方法检出限为0.01%，方法检出限还与称样量的多少有关。

方法B2——样品瓶蒸发法
原理
试样中的水分经高温蒸发后，以干燥的氮气为载气将水蒸气转移至滴定池中，采用库仑卡尔·费休滴定法滴定水分。该方法中二氧化硫和试样中的水将碘还原，生成三氧化硫和HI，反应式如下:
I₂+SO₂+H₂O →2HI+SO₃
与含碘的传统卡尔·费休试剂不同，库仑法是从碘化物电解产生的碘。根据法拉第原理，产生碘的物质的量与消耗的电量成正比，即1mg水消耗10.71C电量，从而通过消耗的总电量计算出水分含量。
反应式如下:
2I^- →I₂+2e^-
试验试剂
除另有规定外，仅使用分析纯试剂。
阳极电解液: 根据设备使用说明选择的能在反应中生成碘的碘离子溶液。
阴极电解液: 根据设备使用说明选择的含有可溶解盐的甲醇溶液(或者是其他有机溶剂)。
通用单阳极试剂: 根据设备使用说明选择的含在反应中生成碘的碘离子溶液，用于无隔膜滴定池。
注: 一般情况下，无隔膜的滴定池使用通用单阳极试剂；有隔膜的滴定池使用单独的阳极和阴极电解液。
滴定介质: 含水量小于0.1%(质量分数)的无水甲醇或其他有同等作用的试剂。
含水量1%的标准物质: 含水量为1%(质量分数)的无机物，每批单独认证，按附录D验证含水量。
氮气(N₂): 含水量小于0.544×10-6体积分数(露点-80℃)。
注1: 氮气流量为60cm³/min，含水量为1mg/m³时，滴定池的水量为0.06μg/min。
注2: 对于某些设备，氮气流量为小于或等于60cm3/min可能导致故障。
试验设备
卡尔·费休库仑滴定仪: 由控制单元和滴定池组成，滴定池配备电解池、双铂传感电极和磁力搅拌器。
滴定仪电解产生的碘与滴定池中的水发生化学计量反应，将产生碘所消耗的电量转化为水的量，并直接显示数字，单位为毫克(mg)。设置仪器开始测试标准为漂移小于20μg/min，停止测试标准为漂移小于5μg/min，两个判定标准的积分时间均为60s。
卡尔·费休库仑滴定仪装置图见图3。
注1: 无隔膜的滴定池能够满足大多数测试的精度要求。若需更高的测试精度，则使用有隔膜的滴定池。
注2: 漂移小于20μg/min的开始测试标准和小于5μg/min的停止测试标准是仪器默认值，适用于大多数塑料。
降低标准值，进行更低浓度水的检测。
聚四氟乙烯套管: 用于维持系统磨砂玻璃接头处气密性。也可使用含水量很少或不含水且吸水率低的润滑脂进行密封。
分子筛: 孔径0.3nm，气体干燥剂。
水蒸发器: 含能将样品瓶中试样加热到至少300℃的烘箱或加热装置，配有温度控制器、载气、含有分子筛的干燥管和载气流量计。也可使用制造商提供温度更高的蒸发器。
样品瓶: 玻璃瓶，配有带硅胶垫的盖子，用于蒸发水。样品瓶应在干燥箱中干燥并放于干燥器中，容量宜为6mL的样品瓶。
分析天平: 最小分度值为0.1mg。
烘箱: 能提供并维持105℃以上的温度。
干燥器: 含有分子筛或硅胶等干燥剂。
玻璃瓶: 容量为250mL，配有合适的盖子，防止水分吸收和释放。
铝箔密封袋: 容量为250g，或其他合适的储存容器，防止水分吸收和释放。

试验步骤
仪器准备
将100mL~150mL通用单阳极试剂加入滴定容器中，并立即关闭容器。
将水蒸发器设置为待测材料所需的加热温度，等待温度稳定。
加热温度与使用设备和实际环境有关，可参考相关材料标准中的温度要求并按附录C中描述的方法优化最佳加热温度。如没有相关标准规定,也可采用附录C中提到的方法选择最佳加热温度。
取一个干燥的的样品瓶放入水蒸发器中，开始滴定。持续滴定至系统水分漂移小于20μg/min，然后进行含水量测试。
试样中的挥发性组分易沉积在传输线中，多次测试后，宜使用甲醇冲洗水蒸发器和滴定池组件之间的传输线。
应定期更换通用试剂。100mL通用试剂的水容量为1000mg，使用通用试剂约80%的水容量后更换试剂。
仪器检查
使用80mg~350mg含水的标准物质在证书规定标准温度(150℃~200℃)下测试其含水量，结果应符合标准物质的认证值偏差要求。
试验步骤
试样测试
根据预估含水量按表2称取适量的试样，称取的试样中的绝对水量应与含水标准物质的绝对水量相当。
如果试样的含水量未知，则使用0.2g试样进行预测试。
注: 由于试样量较小，注意样本代表性。
如果试样的成分未知，按附录C确定试样最佳测试温度。
将样品瓶放于分析天平上，添加适量(见表2)待测试样于样品瓶中，并称量试样的质量(m₁)。立即用铝盖密闭样品瓶。


快速称量试样，确保不发生水分的释放或吸收，称量后24h内完成含水量测试。
按试样最佳测试温度设置水蒸发器加热温度，等待温度稳定。
将封闭的空样品瓶放于水蒸发器中测试并记录水释放情况,待水分释放量下降并稳定至小于20μg/min(试样的开始漂移Sd_s)。每次测试试样前,应重复此操作。
将装有试样的样品瓶放入水蒸发器中，开始测试。通过氮气将蒸发水载入滴定池。释放的水与电解生成的碘发生反应。待滴定至水的释放小于Sds+停止测试标准,测试结束。记录仪器读数(m_s)(单位:μg)和测试时长(t_s)。
注: 尽管按所有预防措施和注意事项进行测试，氮气含水、泄漏等带来的少量水与设备电解生成的碘持续反应也会影响测试结果。现代仪器会自动校正此类漂移。
示例1: 若仪器开始测试标准设置为漂移小于20μg/min，当启动漂移为17μg/min时，仪器准备启动。若停止测试标准设置为漂移小于5μg/min，在测试中，碘生成值低于特定值(开始漂移+停止测试标准)时，测试停止。在本例中，如果碘生成值小于17+5=22μg/min，则结束测试。如果含水量的测试时间为6min，则测试的水量需减去6×17=102μg。此修正程序适用于试样和空白测试。
漂移小于20μg/min的开始标准和小于5μg/min的停止测试标准是仪器默认值，适用于大多数聚合物中水的测试。在分析低浓度水时，这两个标准可单独设置。
示例2: 分析2g含有0.03%(质量分数)水的聚合物时，若开始漂移为17μg/min，测试时长12min，则测试的漂移绝对水量204μg，该值作为试验测试含水量的一部分，参与结果计算。通常，每分钟的漂移值不超过试样含水量的10%，因此，本例中的开始测试标准调整为漂移小于5μg/min。
空白测试
用不含试样的样品瓶，进行3次~5次测试，作为空白测试。
将密封的空样品瓶放入水蒸发器中进行仪器平衡，并记录水量释放。待水量释放下降并稳定至20μg/min以下(空白的开始漂移Sd_bl)。每次空白测试前，重复此操作。
将空白测试用空瓶放置在水蒸发器中开始测试，氮气将空瓶释放的水载入滴定池中。释放的水在电解液中与电解生成的碘反应。待水的释放量小于(Sd_bl+停止测试标准)。记录仪器读数(m_bl)(单位:μg)和测试时长(t_bl)。
使用空白测试平均值(m'_bl)作为计算中的空白值。
注: 空白结果来自样品瓶内空气中的水，即实验室空气。在(23±2)℃和(50±10)%相对湿度标准大气中，空白值通常为80μg~100μg。重复测试值与平均值的最大偏差为±5μg。
由于空白值是由样品瓶内空气中水引起的，空白值随样品瓶内材料填充高度的变化而变化。瓶子中填充的材料越多，包围的空气越少，空白值相应减少。填充高度是否可忽略取决于绝对空白值和试样的含水量。
结果计算和表示
为获得统计相关结果，应进行至少3次空白测试。
根据公式(3)计算空白平均值(m'_bl)

式中:
m_bl ——空白测试释放的水的质量，单位为微克(μg)；
t_bl ——空白测试时长，单位为分钟(min)；
Sd_bl——空白起始漂移，单位为微克每分钟(μg/min)；
n ——是空白测试的次数。
根据公式(4)计算试样中的含水量:

式中:
ω ——试样含水量，%；
m_s ——试样释放的水的质量，单位为微克(μg)；
t_s ——试样测试的时间，单位为分钟(min)；
Sd_s——试样测试的起始漂移，单位为微克每分钟(μg/min)
m'_bl——空白测试平均值，单位为微克(μg)；
m₁ ——测试试样质量，单位为克(g)。
该方法检出限为0.01%，方法检出限还与称样量的多少有关。

附录B (资料性)  试样制备和滴定的可选方法
B.1 总则
除了本文件中所述的方法外，也可使用其他试样制备方法，然后根据卡尔·费休试剂滴定法进行含水量测试，下述方法假设卡尔·费休试剂不会发生任何副反应。如果滴定时间超过5min，使用内部或外部漂移补偿。
B.2 溶液滴定法
只有当塑料溶于合适的溶剂且在滴定过程中没有干扰(例如浑浊、沉淀、与卡尔·费休试剂的副反应)时，才可进行溶液滴定。
易于溶解或在滴定介质中快速溶解的塑料可在测量池中用磁力搅拌器搅拌溶解。如果塑料微溶或溶解缓慢，则应在密封容量瓶中用磁力搅拌器搅拌溶解试样。同时，进行空白溶剂测试。
B.3 悬浮液中的连续滴定
如果确保在滴定过程中试样会释放出所有的水，并且水的释放速度比周围环境吸收的速度快得多，则使用悬浮液连续滴定。测试完成后进行空白试验，计算分析时间段的漂移。
连续滴定消耗体系中的水可使体系处于非平衡状态，从而不断释放水分进行含水量测试。因此，悬浮液中的连续滴定优于悬浮液中的不连续滴定和外部萃取法的滴定。
使用现代库仑卡尔·费休滴定仪，如能达到与使用方法B1或方法B2相同的测试精度，则可称取绝对水量小于10mg的试样进行测试。
B.4 悬浮液中的不连续滴定
在封闭的滴定池中，使用滴定仪的磁力搅拌器将试样与滴定介质混合2h比外部提取后进行测试更容易实现。
B.5 水的外部萃取
在密闭容器中，将试样与适当的溶剂(通常为甲醇)混合数小时，然后在考虑溶剂含水量的情况下滴定试样中的水。也可加热或回流加速水的萃取。该方法可用于共沸蒸馏等，实施过程中采取适当的措施来减小空气湿度对结果的影响。

附录C (规范性)  含水量测试最佳加热温度和加热时间的选择
C.1 最佳温度选择
通过在不同温度下进行含水量测试，为待测材料选择最佳加热温度。测试时，选择不同温度间隔步长，以便绘制曲线，如图C.1所示。确定最佳加热温度时，宜选择温度范围为120℃~220℃，最大步长不超过20℃。
最佳温度选择应不超过材料的熔融温度或分解温度的最小值。
可补充溶液黏度实验，以验证测试过程中是否生成水。

C.2 测试结果的解释
在区域1中，试样中的水未蒸发，含水量并随温度升高而成比例增加。
在区域2中，含水量几乎处于恒定水平。将达到恒定含水量值的温度区域视为所研究材料和实际实验环境的最佳加热温度。
通过在含水量测试前后对材料进行溶液粘度测量，可确认该温度下试样是否生成水[GB/T12006.1、GB/T1632(所有部分)]。
在区域3中，含水量有所增加。含水量的升高是由高温下的热降解和冷凝反应等效应产生的水引起的。
注: 若无法获得图C.1中所示的最佳的曲线情况，无法区分上述3个区域。此时，通过相关方协商选择加热温度。
C.3 最佳加热时间选择
加热时间与最佳温度设置同等重要。图C.2显示了塑料的典型测试漂移曲线。对于此类试样，设置正确的停止测试标准非常重要。曲线在加热后期可能变得非常平坦，但此时试样仍会释放水分，因此，停止漂移应尽可能低(理想情况下: 相对停止漂移=0μg/min)。
停止测试标准过低，测量时间可能变得非常长。可缩短测量时间，通过相对停止漂移来估计结果误差。偏差将添加到误差计算中，偏差不可外推获得。



京都电子KEM 卡尔·费休滴定仪 MKV-710S
京都电子KEM 卡尔·费休库仑滴定仪 MKC-710S
京都电子KEM 管式炉蒸发法磁铁型水蒸发器 ADP-611
京都电子KEM 样品瓶蒸发法多样品水蒸发器 CHK-501