阅读说明：本技术 一种碳纤维原丝中钠离子含量测定方法 (Method for measuring content of sodium ions in carbon fiber precursor ) 是由 王斐 赵红霞 吴延洲 于 2018-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及碳纤维原丝技术领域的一种碳纤维原丝中钠离子含量测定方法。所述测定方法可包括以下步骤：(1)取纤维置于容器中准确称重；(2)对纤维灼烧灰化,得到样品,待降温后将样品取出放入干燥器中冷却至室温；(3)吸取酸试剂浸泡样品,后将溶液移至容量瓶中；用高纯水冲洗容器,将溶液全部转移至容量瓶中定容,得到待测溶液；(4)对待测溶液中钠离子含量进行测定,并计算纤维中钠离子含量；本发明的方法可以在8小时内测出纤维原丝中钠离子的结果,可以指导甲酸清洗工艺中甲酸的浓度、流量的调整,从而将纤维原丝中的钠离子残留量保持在一个稳定,可接受的范围。(The invention relates to a method for measuring the content of sodium ions in carbon fiber precursors in the technical field of carbon fiber precursors. The assay method may comprise the steps of: (1) placing the fiber in a container and accurately weighing; (2) burning and ashing the fibers to obtain a sample, taking out the sample after cooling, and putting the sample into a dryer for cooling to room temperature; (3) absorbing an acid reagent to soak a sample, and then transferring the solution to a volumetric flask; washing the container with high-purity water, and transferring all the solution into a volumetric flask for constant volume to obtain a solution to be measured; (4) measuring the content of sodium ions in the solution to be measured, and calculating the content of sodium ions in the fibers; the method can measure the sodium ion result in the fiber precursor within 8 hours, and can guide the adjustment of the concentration and the flow of the formic acid in the formic acid cleaning process, so that the residual amount of the sodium ion in the fiber precursor is kept in a stable and acceptable range.)

一种碳纤维原丝中钠离子含量测定方法

技术领域

本发明涉及碳纤维原丝技术领域，更进一步说，涉及一种碳纤维原丝中钠离子含量测定方法。

背景技术

碳纤维原丝是生产碳纤维的主要原料，硫氰酸钠法生产的原丝(聚丙烯腈基纤维)中残留有大量的钠离子，在碳纤维原丝的生产过程中，需要精确、快速测量残留的钠离子含量。

目前有很多测定钠离子的方法，但是没有找到针对碳纤维原丝钠离子的快速测定方法，需要找到一种能快速掌握原丝中钠离子的含量，从而可以随时调整工艺。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种碳纤维原丝中钠离子含量测定方法。本发明尽量缩短测量时间，能快速测定碳纤维原丝中钠离子的残留量，可在24小时内(最快8小时)出结果，以期以最快的速度掌握原丝中钠离子的含量，从而可快速调整原丝生产前和碳纤维生产中的工艺。

本发明所述的碳纤维原丝中钠离子含量测定方法，可包括以下步骤：

(1)取纤维置于容器中准确称重(精确至0.0001g)；

(2)对纤维灼烧灰化，得到样品，待降温后将样品取出放入干燥器中冷却至室温；以完全灰化，去除有机物；

(3)吸取酸试剂浸泡样品，然后将溶液移至容量瓶中；用高纯水冲洗容器，将溶液全部转移至容量瓶中定容，得到待测溶液；

(4)对待测溶液中钠离子含量进行测定，并计算纤维中钠离子含量；

其中，所述步骤(3)中的所述酸试剂的体积用量与所述步骤(1)中所述纤维的质量的比例范围为7～50mL/g。

优选地，

所述容器可选自铂金坩埚。

步骤(1)中，所述纤维的用量可为0.5～2g，优选0.75～0.85g(误差小，处理时间适中)；步骤(3)中，所述酸试剂的体积用量为15～25mL。

步骤(2)中，所述灼烧温度可为790～810℃，优选为800℃，灼烧时间不少于30min(为消除系统误差，每次实验中灼烧的时间最好一致)。

步骤(3)中，所述酸试剂可选自硝酸。(使用本领域其他常用酸也可以，优选硝酸)

步骤(3)中，所述酸试剂的浓度为0.9～1.1mol/L。

步骤(4)中，所述计算可包括以下步骤：

以ppm表示的钠离子含量X，按下式计算：

式中：

m——由离子色谱得出的所述待测溶液中的钠离子含量，mg/L；

V——所述待测溶液的体积，L；

m₁——所述纤维的质量，g。

具体地，所述的碳纤维原丝中钠离子含量测定方法，可包括以下步骤：

(1)准备一个干燥恒重的铂金坩埚，在坩埚中称取0.5～2g(精确至0.0001g)的纤维并准确称重，在采样及称量过程中都不能用手直接接触纤维，需戴上手套进行操作；(根据钠离子含量的大小调整样量，但为了消除基底系统误差，硝酸用量可固定在20mL)

(2)对纤维灼烧灰化，具体还可先进行预灰化，即逐渐升温对铂金坩埚加热，直到不再有烟冒出，预灰化最高温度不超过800℃；然后将铂金坩埚带盖放入马弗炉内，设置温度为800℃，当马弗炉温度升至800℃时开始计时，在800℃烘45min后，得到样品，待降温后将样品取出放入干燥器中冷却至室温；

(3)吸取20mL 1.0mol/L的硝酸至铂金坩埚中(作为溶剂，为了消除长期运行的基底误差，硝酸用量和浓度固定)浸泡样品，等待15min后将溶液移至100mL容量瓶中；用高纯水冲洗铂金坩埚，将冲洗后得到的溶液全部转移至该100mL容量瓶中定容，得到待测溶液；

(4)用少量待测溶液冲洗样品瓶(2～3次)，取大约5mL待测溶液至样品瓶中，盖上样品盖，避免污染；

(5)用离子色谱对所述待测溶液的钠离子含量进行测定，并计算纤维中钠离子含量。

所述计算包括以下步骤：

以ppm表示的钠离子含量X，按下式计算：

式中：

m——由离子色谱得出的待测溶液中的钠离子含量，mg/L；

0.1——待测溶液体积为0.1L；

m₁——纤维的质量，g。

本发明测试方法在样品制备上，前处理预灰化时采用逐渐升温直接灰化法(而非传统的先酸化蒸干再完全灰化)，然后在固定温度下灰化，之后用单一的酸溶解，保证基底的简单性，从而保证离子色谱测定时峰型优良，减少积分误差，由于步骤减少，时间节省不少，而且更加环保。所述测试方法在确保反应完全的基础上，简化了步骤、环保、省时、准确度不受影响；方法重复性好，准确度高，速度快，可以在24小时内(最快8小时)测出纤维原丝中钠离子的结果，可以指导甲酸清洗工艺中甲酸的浓度、流量的调整，从而将原丝中的钠离子残留量保持在一个稳定，可接受的范围。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。

实施例1

按本发明所述方法对47份兰州蓝星纤维生产的碳纤维原丝进行钠离子含量测定，所述测定方法包括以下步骤：

(1)准备一个干燥的铂金坩埚，在坩埚中称取0.5～2g的纤维并准确称重(精确至0.0001g)，在采样及称量过程中都不能用手直接接触纤维，需戴上手套进行操作；(5～10min)

(2)将铂金坩埚在电炉上逐渐加热灰化，直到不再有烟冒出，温度不超过800℃；(90～120min)

(3)将铂金坩埚带盖放入马弗炉内，设置温度为800℃，当马弗炉温度升至800℃时开始计时，在800℃烘45min后，得到样品，关掉马弗炉，降温后小心的将样品从炉子中取出放入干燥器中冷却至室温；(150min)

(4)吸取20mL 1.0mol/L的硝酸至铂金坩埚中浸泡样品，等待15min后将溶液移至100mL容量瓶中；然后用高纯水冲洗铂金坩埚，将冲洗液全部转移至100mL容量瓶中定容，得到待测溶液；(45min)

(5)用少量待测溶液冲洗样品瓶(2～3次)，取大约5mL待测溶液至样品瓶中，盖上样品盖，避免污染；(5min)

(6)用离子色谱(ICS1100)(分离柱：CSRS-4mm，流量：1ml/min，进样体积：25ul，淋洗液：30mmol甲基磺酸，抑制器电流：88MA)对所述待测溶液的钠离子含量进行测定，并计算纤维中钠离子含量。(60min)

所述计算包括以下步骤：

以ppm表示的钠离子含量X，按下式计算：

式中：

m——由离子色谱得出的待测溶液中的钠离子含量，mg/L；0.1——待测溶液体积为0.1L；

m₁——纤维的质量，g。

技术结果见表1。

表1

本发明的方法可以在24小时内测出原丝中钠离子的结果，最快可以八小时内出结果，在确保准确性的前提下，大大节省了时间。从表1可以看出，通过分析参考，工艺控制，能将原丝中钠离子控制在一个稳定较低的水平(本领域钠离子在300～500ppm以下为较低水平)，在工艺比较稳定的状况下，数据的重复性再现性良好，从数字列能很好地看到工艺趋势，即为工艺调整打下良好基础。