T/ FSI 049 -2020 ICS 83.080.20 G 32 团体标准 T/ FSI 049 -2020 气相二氧化硅表面硅羟基含量测试方法 Determination of silanol content on the surface of fumed silica 2020-04-30 发布 2020-05-30 实施 中国氟硅有机材料工业协会 发 布 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/ FSI 049 -2020 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 —2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国氟硅有机材料工业协会提出。 本标准由中国氟硅有机材料工业协会标准化委员会归口。 本标准起草单位： 广州汇富研究院有限公司 、山东东岳有机硅材料股份有限公司 、广州吉必盛科技实 业有限公司 、浙江衢州建橙有机硅有限公司 、宜昌汇富硅材料有限公司 、中蓝晨光化工研 究设计院有 限公司、北京市理化分析测试中心 、中蓝晨光成都检测技术有限公司 。 本标准起草人： 段先健、白云、 伊港、张曈、文贞玉、王静、罗晓霞、刘伟丽、刘芳铭、石科飞、邱 钦标、杜海晶。 本标准版权归中国氟硅有机材料工业协会。 本标准由中国氟硅有机材料工业协会标准化委员会解释。 本标准为首次制定 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/ FSI 049 -2020 1 气相二氧化硅表面硅羟基含量的测试方法 注意：使用本部分的人员应熟悉常规实验室操作，本部分未涉及任何使用中的安全问题，使用者有责任建立恰当 的安全和健康措施，并保证符合国家规定。 1 范围 本标准规定了 气相二氧化硅（俗称 气相法白炭黑）表面硅羟基测试方法，包括原理、药品、 试剂、仪器的相关规定。 本标准适用于 气相二氧化硅表面硅羟基 含量的测试，其中酸碱滴定法适用于亲水型气相二氧 化硅表面硅羟基含量的测试 。反应气相色谱法适应于亲水型和疏水性气相二氧化硅 表面硅羟基含 量的测试 。 本标准不适用于 样品中含有能与格氏试剂反应的物质 的气相二氧化硅表面 硅羟基含量的 测 试。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用 于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 601-2016 化学试剂 标准滴定溶液的制备 GB/T 5211.3 颜料在 105℃挥发物的测定 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T 9722 化学试剂 气相色谱法通则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 气相二氧化硅 fumed silica 由卤硅烷在高温火焰中水解而生成的非晶质二氧化硅，表面含有硅羟基。 硅羟基含量是单位质量测试样品的硅羟基 （Si-OH）的数量， 以羟基质量与样品的质量百分 数（wt%）表示。 4 原理 4.1 酸碱滴定法 全国团体标准信息平台 T/ FSI 049 -2020 2 酸碱滴定法测试原理 基于二氧化硅表面的硅羟基是路易斯酸，因此可以进行离子交换反应 。通过 这种离子交换机理 采用酸碱滴定法可 确定二氧化硅的硅羟基数量 ，再经计算得到二氧化硅表面硅羟基 的含量。 4.2 反应气相色谱法 反应气相色谱法测试原理基于格氏试剂与活性氢发生反应，释放出甲烷气，因此可以通过测定反 应所产生甲烷气体的量确定气相二氧化硅表面硅羟基的数量。反应产生的甲烷气的量与气相二氧化硅 表面硅羟基含量成正比，采用气相色谱法，根据甲烷气色谱峰的面积，可以定量出反应产生的甲烷气 的质量，从而计算出硅羟基的含 量。反应式见下式。   4 3 CH SiOMgI MgICH SiOH 5 试验方法 5.1 酸碱滴定法 5.1.1 标准试验条件 实验室标准试验条件为：温度 （25±1℃）。 5.1.2 试剂 除另有规定外，本标准所用试剂的级别应在分析纯 （含分析纯）以上，实验用水应符合 GB/T6682 中三级水及以上的规格 。 5.1.2.1 盐酸标准 溶液：c(HCl)=1mol/L, 按GB/T 601-2016第4章第 2条配制与标定。 5.1.2.2 氢氧化钠溶液 ：c(NaOH)= 0.1mol/L，按GB/T 601 -2016第4章第 1条配制与标定。 5.1.2.3 标准缓冲溶液 ：pH分别为4.00、6.86和9.18。 5.1.2.4 NaCl溶液：称取 400g NaCl于2L烧杯中，加入 1.75L水溶解，用盐酸溶液调节溶液 pH值为 3.0±0.1，将溶液移入 2L容量瓶，待溶液温度达到 25℃时，将水加至容量瓶 刻度，混合均匀后待用 。 5.1.3 仪器 5.1.3.1 分析天平：0.1mg。 5.1.3.2 电子天平： 0.01g。 5.1.3.3 全自动电位滴定仪 。 5.1.3.4 pH计（带电极） 。 5.1.3.5 滴定管：50ml（碱式） 。 5.1.3.6 烧杯： 250ml，2L。 5.1.3.7 磁力搅拌器 。 5.1.3.8 量筒： 250ml。 全国团体标准信息平台 T/ FSI 049 -2020 3 5.1.3.9 容量瓶：2L 。 5.1.3.10 称量瓶: 70mm×35mm。 5.1.3.11 烘箱，控温精度± 2℃。 5.1.4 样品准备 称取约 2.0g二氧化硅样品于干燥的称量瓶中，开盖置于 105℃± 2℃烘箱干燥 2h，合盖后放入 干燥器中冷却待用， 12h内使用。 5.1.5 试验步骤 5.1.5.1 空白试验 5.1.5.1.1 仪器校准： 分别用 pH为4.00，6.86和9.18的缓冲溶液校准 pH计或全自动电位滴定仪。 5.1.5.1.2 空白样品制备： 用250ml量筒量取 150ml NaCl （5.1.2.4）溶液，加入 250ml烧杯中，在 烧杯中加入搅拌子，在磁力搅拌器上搅拌 1min后恒温至（ 25±0.5）℃； 5.1.5.1.3 空白滴定 可采用如下任一种方式： ——手动滴定法：将标定好的 pH计电极浸入 NaCl溶液（5.1.5.1.2）中，用 NaOH溶液（ 5.1.2.2） 以20秒每滴的速度进行滴定，溶液 pH值到 4.0±0.1时，记录滴定管刻度 V4.0；继续滴定至 pH到 9.0±0.1 ，溶液 pH达到 8.0后降低滴定速度，以半滴加入， pH值10s内数值变化低于 0.02时，记录 滴定管刻度 V9.0，计算溶液 pH值从 4.0至9.0期间所消耗的 NaOH溶液体积 VB= V 9.0 - V4.0。 ——全自动电位滴定仪法 ：设定滴定速度 30-240ul/min，采用全自动电位滴定仪， 用NaOH 溶液（5.1.2.2）滴定 NaCl溶液（ 5.1.5.1.2）至 pH值到 4.0±0.1；继续滴定使溶液 pH值升到 9.0±0.1， 通过程序设置记录并计算溶液 pH值从 4.0至9.0期间所消耗的 NaOH溶液体积 VB。 若空白溶液的起始 pH值大于 4.0，可用盐酸标准溶液（ 5.1.2.1）调节空白溶液至 pH值低于 4.0。 5.1.5.2 样品滴定 5.1.5.2.1 样品溶液 ：用分析天平 称取经处理后的样品（ 5.1.4）约1.5g（精确到1mg）于250mL烧 杯中，加入氯化钠溶液 （5.1.2.4）150mL，放入搅拌子在 磁力搅拌器上搅拌均匀 ，恒温至 25±0.5℃ 后待滴定。 5.1.5.2.2 样品滴定： 按5.1.5.1.3的手动程序以每秒 3-4滴的速度滴定上述样品溶液，在 pH值到终 点附近，放慢滴定速度，记录并计算溶液 pH值从 4.0至9.0所消耗的 NaOH溶液体积 VpH4-9。或按 5.1.5.1.3的全自动滴定程序以 60-4800 ul/min的滴定速度用全自动滴定仪滴定上述样品溶液， 并记录溶 液pH值从 4.0至9.0期间所消耗的 NaOH溶液体积 VpH4-9； 若空白溶液的起始 pH值大于 4.0，可用盐酸标准溶液（ 5.1.2.1）调节空白溶液至 pH值低于 4.0。 5.1.6 试验数据处理 含量以气相二氧化硅表面 硅羟基的质量分数 αOH计，按式（ 1）计算，以百分数表示 （%）： 全国团体标准信息平台 T/ FSI 049 -2020 4 %1001000007.17) (94 mV VCB pH OH…………… (1) 式中 ： OH —— 硅羟基含量 ，质量百分比 （%） C —— NaOH溶液（ 5.1.2.2）浓度，单位为摩尔每升（ mol/L）； VpH4-9 —— pH值从 4.0升到 9.0所消耗的 Na