一种塑料基pH值测试标准物质及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及pH值测试技术领域，尤其是一种塑料基pH值测试标准物质及其制备方法与应用。

背景技术

pH值是材料的一个性能参数之一，国家已经制定了一系列标准来规范pH值测试，pH值测试已覆盖工业、农业、医学、环保和科研等领域。在固体样品的pH值测试过程中，往往需要使用水等介质对样品进行分散，通过测定水溶液中的pH值,从而得到试样的pH值。水会与空气中的二氧化碳接触，生成碳酸，从而降低水溶液的pH值，影响测试结果。目前市面上pH值测试的标准物质主要是用于pH计校准的标准缓冲溶液，它们由各种pH基准试剂配置成不同浓度而制成。

聚乙烯作为一种通用塑料，广泛应用于日用品、建筑、汽车制造业等领域，目前还未有用于pH值测试的塑料基标准物质。目前测试纺织物(GB/T32610日常防护型口罩技术规范)及其他塑料材质均有测试pH的要求，但测试过程中容易受到不同等级水的干扰；由于聚合物具有特征的聚集态结构，有酸碱性基团存在时，测试pH的过程一般是浸泡实现酸碱性物质的迁移，再进行pH测试；现有的pH标液大多是溶液，塑料基体的标物比较少，测试过程中无法模拟聚合物体系中酸碱物质迁移的实际工况，比如背景CO

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种塑料基pH值测试标准物质。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种塑料基pH值测试标准物质，包括以下重量份的组分：烯烃类聚合物40-85份、pH值调节剂5-50份、相容剂5-10份；其中，所述pH值调节剂为酸性pH值调节剂、碱性pH值调节剂中的至少一种；所述酸性pH值调节剂为磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的至少一种，所述碱性pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、钾/钠的强碱弱酸盐中的至少一种；所述相容剂为羧酸酐接枝聚烯烃类相容剂。

本发明通过将酸碱调节剂和聚合物塑料聚集态在高温下熔融进行分散，提供了一种塑料基pH值测试标准物质，填补了市场这一领域的空白。

优选地，所述钾/钠的强碱弱酸盐为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、碳酸氢钠中的至少一种，所述烯烃类聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的至少一种。

优选地，所述塑料基pH值测试标准物质的pH值为2-4时，pH值调节剂为磷酸、磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠的混合物，磷酸、磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠的摩尔比为：磷酸、磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠＝(1～2):(1～2)；

所述塑料基pH值测试标准物质的pH值为6-8时，pH值调节剂为酸性pH值调节剂和碱性pH值调节剂的混合物，所述酸性pH值调节剂为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠中的至少一种，所述碱性pH值调节剂为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的至少一种；其中，磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠、磷酸氢二钾和/或磷酸氢二钠的摩尔比为：磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠：磷酸氢二钾和/或磷酸氢二钠＝(0.2～2)：(0.2～2)；

所述塑料基pH值测试标准物质的pH值为9-10时，pH值调节剂为碱性pH值调节剂，所述碱性pH值调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾、碳酸氢钠的混合物；碳酸氢钠、氢氧化钠和/或氢氧化钾的摩尔比为：碳酸氢钠：氢氧化钾和/或氢氧化钠＝(2～4)：1；

所述塑料基pH值测试标准物质的pH值为11-13时，pH值调节剂为碱性pH值调节剂，碱性pH值调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾、磷酸氢二钾和/或磷酸氢二钠的混合物，氢氧化钠和/或氢氧化钾、磷酸氢二钾和/或磷酸氢二钠的摩尔比为：氢氧化钠和/或氢氧化钾：磷酸氢二钾和/或磷酸氢二钠＝(0.5～2)：(0.5～2)。

申请人经过大量试验探究后发现，塑料为高分子链存在一些相态结构，pH值酸性或碱性调节剂作为尺寸较小固体或液体小分子可以分散在相态结构中，另外通过酸碱调节剂的解离常数可以推算理论的pH范围；通过添加一定比例酸碱调节剂制备不同范围的pH标准物质；当酸性pH值调节剂或碱性pH值调节剂采用上述特定组分和重量比选择时，制备得到的塑料基pH值测试标准物质更均匀稳定。

优选地，所述相容剂为羧酸酐接枝聚烯烃类相容剂；进一步优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝聚丙烯中的至少一种。本发明选择羧酸酐接枝聚烯烃类相容剂，其它种类相容剂如酰亚胺型、异氰酸酯型等属于反应型，且部分存在一定毒性，与本体系相容性较差，不作选择。本发明根据酸碱的性质和极性，添加马来酸酐接枝POE或马来酸酐接枝聚丙烯作为相容剂，提高酸碱调节剂与树脂的结合力，提高稳定性。

优选地，所述塑料基pH值测试标准物质还包括0.2-0.8重量份的分散剂、0.2-0.6重量份光稳定剂和0.2-0.6重量份的抗氧剂。

优选地，所述分散剂为白矿油、石蜡中的至少一种；所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

此外，本发明提供了所述的塑料基pH值测试标准物质的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比称量各种原料；

(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；

(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述的塑料基pH值测试标准物质。

优选地，所述步骤(2)中，在混合机的混合时间为3-5min；所述步骤(3)中，双螺杆挤出机一区温度为90-100℃、二区温度为160-190℃、三区温度为200-210℃、四区温度为205-210℃、五区温度为190-200℃；停留时间为1-2min，压力为10-15Mpa。

进一步地，本发明提供了所述的塑料基pH值测试标准物质在固体物质pH值测试中的应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供了一种均匀稳定的塑料基pH值测试标准物质，填补了市场这一领域的空白。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；本发明实施例及对比例所用抗氧剂、分散剂、相容剂、光稳定剂完全相同。

现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：

烯烃类聚合物1：HDPE，牌号5000S，厂家：兰州石化；

烯烃类聚合物2：PP，型号，HP500N，厂家：惠州中海壳牌；

pH值调节剂

酸性pH值调节剂：

磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠，均为市售普通产品；

硫酸、硝酸，均为市售普通产品；

碱性pH值调节剂：

氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、碳酸氢钠，均为市售普通产品；

乙二胺、氢氧化钙，均为市售普通产品；

相容剂1：马来酸酐接枝POE，牌号GR216，厂家：美国陶氏化学公司；

相容剂2：乙烯-甲基丙烯酸酯EMA AX8900，厂家：法国阿科玛；

分散剂：白油，40℃，运动粘度4-5(cSt)，市售；

光稳定剂：受阻胺类光稳定剂，HALS-944，市售；

抗氧剂：抗氧剂1：受阻酚类抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)；抗氧剂2：亚磷酸酯类抗氧剂168(三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，市售；

实施例1-15和对比例1-5

实施例1-15和对比例1-5的塑料基pH值测试标准物质的组分及重量份选择如表1、表2、表3所示，其中，实施例及对比例塑料基pH值测试标准物质的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比称量各种原料；

(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；其中，在混合机的混合时间为3-5min；

(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述的塑料基pH值测试标准物质；其中，双螺杆挤出机一区温度为90-100℃、二区温度为160-190℃、三区温度为200-210℃、四区温度为205-210℃、五区温度为190-200℃；停留时间为1-2min，压力为10-15Mpa。

表1

表2

表3

性能测试

均匀性测试——pH值测试：

试剂：氯化钠溶液(10g/L，pH为(7.0±0.2))；

仪器：pH计，精确至0.001pH单位，有温度补偿功能；

测试步骤：在烧瓶中加入(10±0.5)g本发明实施例及对比例制备的塑料基pH值测试标准物质和(50±2)mL氯化钠溶液，盖上盖子，放在振荡器上振荡(60±5)min，然后静置(5-10)min；移取烧瓶中的溶液至干净的烧杯中，用pH计测定萃取液的pH值；

本发明pH标准物质要求允差为±0.01；

测试结果如表4-6所示：

表4

表5

表6

结论：本发明实施例样品极差值均小于0.01，较均匀稳定。

稳定性验证

稳定性是衡量标准物质的另外一个重要参数。考察两组数据平均值之间有无差异时，可用独立样品t检验法评价标准物质的稳定性。若统计量t与显著性水平a，自由度f＝n1+n2-2时的ta之间的关系为t＜ta(f)，则认为该标准物质的特性量值没有发生显著性变化，否则认为该标准物质的特性量值己发生显著性变化。检验过程时间间隔为0个月、1个月、3个月、6个月，每个时间点均随机抽取6份样品，每份样品平行测定2次，测定塑料基pH标准物质的结果见表5，计算测试数据统计的t数值，査出临界值t

为了保证平均值和标准偏差的准确度，n≥6，若t＜显著性水平a(通常a＝005)自由度为n-1的临界值t

式中：

μ-标准值/参考值；

n-测量次数；

S-n次测量结果的标准偏差。

表7

表8

表9

结论：临界值t

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。