阅读说明：本技术 一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的测试方法 (Method for testing content of residual dimethyl sulfoxide in polyacrylonitrile precursor in carbon fiber production process ) 是由 杨永岗 胡培贤 于 2020-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种检测方法,具体地说,是涉及一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的测试方法,量取待测样品至圆底烧瓶,加定量去离子水混合,待溶液冷却后,配制1000mL水溶液,加入定量高锰酸钾溶液,加入稀硫酸,摇匀后,量取待测样品制成的水溶液,加入碘化钾溶液,摇匀,硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色,加入淀粉指示剂,继续滴至无色即为终点。本发明的测试方法,是一种可以简单、准确测试聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的测试方法,解决了目前聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量无法准确测试,从而解决了准确控制原丝中残余二甲亚砜含量的问题。(The invention relates to a detection method, in particular to a method for testing the content of residual dimethyl sulfoxide in polyacrylonitrile precursor in the production process of carbon fiber. The testing method provided by the invention is a testing method capable of simply and accurately testing the content of the residual dimethyl sulfoxide in the polyacrylonitrile precursor, and solves the problem that the content of the residual dimethyl sulfoxide in the polyacrylonitrile precursor can not be accurately tested at present, so that the problem of accurately controlling the content of the residual dimethyl sulfoxide in the precursor is solved.)

一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的 测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试方法，具体地说，是涉及一种碳纤维生产过 程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的测试方法。

背景技术

聚丙烯腈基碳纤维具有一系列优异的使用性能，如高比强度、 高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变以及良好的导电性、 导热性等，在先进的复合材料领域(包括航天、航空及高级体育用品 等)中，具有无可替代的应用价值。聚丙烯腈的生产过程中通常采用二甲基亚砜为溶剂，传统方法对于聚丙烯腈原丝中残留二甲亚砜含量 难以检测，聚丙烯腈成品原丝中残留的含量是影响基碳纤维性能的一 项重要因素，原因是二甲亚砜的塑化作用使纤维单丝之间在加工过程 中易发生融并。

现常用的聚丙烯腈原丝中二甲亚砜的检测方法通常是采用光谱 分析法，即利用分光光度计或气相色谱仪对待检测样品进行光谱分 析。上述方法虽然可准确检定聚丙烯腈原丝中的二甲亚砜含量，但是 对试验设备要求较高，成本较高，使用繁杂。

发明内容

本发明提出一种能高效便捷、快速准确检定聚丙烯腈原丝中残余 的二甲亚砜的测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种碳纤 维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚砜含量的测试方法，量取待 测样品至圆底烧瓶，加定量去离子水混合,待溶液冷却后,配制1000 mL水溶液，加入定量高锰酸钾溶液，加入稀硫酸，摇匀后，量取待 测样品制成的水溶液，加入碘化钾溶液，摇匀，硫代硫酸钠溶液滴定 至浅黄色，加入淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点。需做空白试验， 由此来计算样品中残余丙烯腈单体含量。

具体包括以下步骤：

步骤1：量取2—4m聚丙烯腈原丝放入圆底烧瓶中，所述圆底烧 瓶内加去离子水；

步骤2：圆底烧瓶内加入若干沸石，瓶口安装冷凝装置，所述冷 凝装置上端塞上脱脂棉，并加热；

步骤3：水溶液沸腾3h后停止加热，待溶液降至室温关闭冷却 水，用100mL去离子水淋洗冷凝器；

步骤4：将圆底烧瓶中溶液转移到容量瓶中，用去离子水淋聚丙 烯腈原丝，配制成1000mL水溶液；

步骤5：将淋洗干净的聚丙烯腈原丝放入鼓风干燥箱中烘3h，取 出称重，记下丝的质量M₁；

步骤6：移液管取25mL高锰酸钾溶液，取5mL硫酸，摇匀后， 移液管量取100mL配制好的聚丙烯腈原丝水溶液在天平上称重，记 下亚砜水的质量M₂，置于250mL锥形瓶内，加入5mL碘化钾溶液， 摇匀，于暗处放置5min；

步骤7：用硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加入3mL淀粉指示 剂，继续滴至无色即为终点，记下体积V₁；

步骤8：空白试验:移液管取25mL高锰酸钾溶液，取5mL硫酸， 加入5mL碘化钾溶液，摇匀，于暗处放置5min，用硫代硫酸钠溶 液滴定至浅黄色，加入3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点， 记下体积V；

步骤9根据公式

聚丙烯腈原丝水溶液

(CH₃)₂SO％＝[(V-V₁)×C×0.039065/M₂]×100％

原丝(CH₃)₂SO％＝水溶液(CH₃)₂SO％×1000/M₁

计算出聚丙烯腈原丝中二甲亚砜的百分含量(％)；

式中：M₁—水煮后烘干的原丝质量g

M₂—1000mL亚砜水溶液中取出100mL亚砜水溶液的质量g

V：空白试验消耗Na2S2O3规范溶液体积，mL；

V₁：样品所消耗Na2S2O3规范溶液体积，mL；

C：Na2S2O3规范溶液摩尔浓度，mol/L。

0.039065：相当于1mL当量的硫代硫酸钠消耗二甲基亚砜 的量，g/moL

1000:水煮原丝亚砜水溶液的量，g

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝 中残余二甲亚砜含量的测试方法，其特征在于：步骤1中所述的圆底 烧瓶容量为1000mL，所述去离子水加入量为300mL。

进一步地，步骤2中所述的若干沸石为8-12颗沸石，所述冷凝 装置为螺旋冷凝器，所述加热的方法是将其置于电加热套上进行加 热。

进一步地，步骤4所述的容量瓶的容积为1000mL，取用的等离 子水为200mL。

进一步地，步骤5所述的鼓风干燥箱中温度为100±5℃。

进一步地，步骤6所述的高锰酸钾溶液的浓度为0.003mol/L， 所述硫酸体积比为1：11，所述碘化钾溶液质量分数为10％。

进一步地，步骤7所述硫代硫酸钠溶液浓度为0.01-0.02mol/L， 优选0.01033mol/L。

采用本发明的技术方案相较于传统检测聚丙烯腈原丝中二甲亚 砜残留含量方法而具有的优点是：

1)本发明的测试方法，是一种可以简单、准确测试聚丙烯腈原 丝中残余二甲亚砜含量的测试方法，解决了目前聚丙烯腈原丝中残余 二甲亚砜含量无法准确测试，从而解决了准确控制原丝中残余二甲亚 砜含量的问题。

2)本发明的测试方法无需其他复杂检测仪器，仅需利用烧瓶、 天平、冷凝器以及淀粉指示剂之类的简单实验装置或药品即可对残余 二甲亚砜含量进行检测，检测要求较低，检测效率高。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例是一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚 砜含量的测试方法，其具体过程为：

步骤1：量取4m聚丙烯腈原丝放入1000mL圆底烧瓶中，烧瓶内 加300mL去离子水；

步骤2：圆底烧瓶内加入10颗沸石，瓶口安装螺旋冷凝器，冷 凝器上端塞上脱脂棉，放在电加热套上加热；

步骤3：水溶液沸腾3h后停止加热，待溶液降至室温关闭冷却 水，用100mL去离子水淋洗冷凝器；

步骤4：将圆底烧瓶中溶液转移到1000mL容量瓶中，用200mL 去离子水淋聚丙烯腈原丝，配制成1000mL水溶液；

步骤5：将淋洗干净的聚丙烯腈原丝放入100±5℃鼓风干燥箱中 烘3h，取出称重，丝的质量为1.5004g；

步骤6：移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液，取5mL 体积比1：11的硫酸，摇匀后，移液管量取100mL配制好的聚丙烯 腈原丝水溶液在天平上称重，亚砜水的质量100g，置于250mL锥形 瓶内，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液，摇匀，于暗处放置5min；

步骤7：用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加入 3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代硫酸钠体积为 35.39mL；

步骤8：空白试验:移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液， 取5mL体积比1：11的硫酸，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液， 摇匀，于暗处放置5min，用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至 浅黄色，加入3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代 硫酸钠体积为35.51mL；

步骤9根据公式

聚丙烯腈原丝水溶液

(CH3)2SO％＝[(V-V1)×C×0.039065/M2]×100％

原丝(CH3)2SO％＝水溶液(CH3)2SO％×1000/M1

计算出聚丙烯腈原丝中二甲亚砜的百分含量(％)；

实施例二

本实施例是一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚 砜含量的测试方法，其具体过程为：

步骤1：量取2m聚丙烯腈原丝放入1000mL圆底烧瓶中，烧瓶内 加300mL去离子水；

步骤2：圆底烧瓶内加入10颗沸石，瓶口安装螺旋冷凝器，冷 凝器上端塞上脱脂棉，放在电加热套上加热；

步骤3：水溶液沸腾3h后停止加热，待溶液降至室温关闭冷却 水，用100mL去离子水淋洗冷凝器；

步骤4：将圆底烧瓶中溶液转移到1000mL容量瓶中，用200mL 去离子水淋聚丙烯腈原丝，配制成1000mL水溶液；

步骤5：将淋洗干净的聚丙烯腈原丝放入100±5℃鼓风干燥箱中 烘3h，取出称重，丝的质量为0.8851g；

步骤6：移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液，取5mL 体积比1：11的硫酸，摇匀后，移液管量取100mL配制好的聚丙烯 腈原丝水溶液在天平上称重，亚砜水的质量100.0g，置于250mL锥 形瓶内，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液，摇匀，于暗处放置5min；

步骤7：用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加入 3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代硫酸钠体积为 35.43mL；

步骤8：空白试验:移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液， 取5mL体积比1：11的硫酸，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液， 摇匀，于暗处放置5min，用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至 浅黄色，加入3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代 硫酸钠体积为35.50mL；

步骤9根据公式

聚丙烯腈原丝水溶液

(CH3)2SO％＝[(V-V1)×C×0.039065/M2]×100％

原丝(CH3)2SO％＝水溶液(CH3)2SO％×1000/M1

计算出聚丙烯腈原丝中二甲亚砜的百分含量(％)；

实施例三

本实施例是一种碳纤维生产过程中聚丙烯腈原丝中残余二甲亚 砜含量的测试方法，其具体过程为：

步骤1：量取3m聚丙烯腈原丝放入1000mL圆底烧瓶中，烧瓶内 加300mL去离子水；

步骤2：圆底烧瓶内加入10颗沸石，瓶口安装螺旋冷凝器，冷 凝器上端塞上脱脂棉，放在电加热套上加热；

步骤3：水溶液沸腾3h后停止加热，待溶液降至室温关闭冷却 水，用100mL去离子水淋洗冷凝器；

步骤4：将圆底烧瓶中溶液转移到1000mL容量瓶中，用200mL 去离子水淋聚丙烯腈原丝，配制成1000mL水溶液；

步骤5：将淋洗干净的聚丙烯腈原丝放入100±5℃鼓风干燥箱中 烘3h，取出称重，丝的质量为1.1265g；

步骤6：移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液，取5mL 体积比1：11的硫酸，摇匀后，移液管量取100mL配制好的聚丙烯 腈原丝水溶液在天平上称重，亚砜水的质量99.9g，置于250mL锥 形瓶内，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液，摇匀，于暗处放置5min；

步骤7：用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加入 3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代硫酸钠体积为 35.42mL；

步骤8：空白试验:移液管取25mL 0.003mol/L高锰酸钾溶液， 取5mL体积比1：11的硫酸，加入5mL质量分数10％碘化钾溶液， 摇匀，于暗处放置5min，用0.01033mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至 浅黄色，加入3mL淀粉指示剂，继续滴至无色即为终点，消耗硫代 硫酸钠体积为35.51mL；

步骤9根据公式

聚丙烯腈原丝水溶液

(CH3)2SO％＝[(V-V1)×C×0.039065/M2]×100％

原丝(CH3)2SO％＝水溶液(CH3)2SO％×1000/M1

计算出聚丙烯腈原丝中二甲亚砜的百分含量(％)；

实施例的实验结果如下表：

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容， 相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多 样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内 容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。