使用半自动定氮仪测定天然橡胶氮含量方法的优

蛋白质是由碳、氢、氧、氮和硫等元素构成的 一种结构很复杂的有机化合物，也是构成天然橡 胶（NR）粒子保护层的重要物质。蛋白质对NR性 能影响较大，一方面它的分解产物可以促进NR 的硫化，延缓NR的老化，延长NR制品的使用寿命； 另一方面它又具有较强的吸水性，能增加NR生胶 及其制品的吸水性能和导电性能，容易使NR生 胶及其制品发霉，且不利于制作绝缘性的电工器材。因此，测定NR标准胶的氮含量，对了解NR标 准胶及其制品性能、确定NR标准胶的使用范围有重要意义。
上海昕瑞半自动定氮仪测定NR氮含量方法虽然稳定性好，但效率高、成本低。随着检测量的加大，需要快速准确地测试NR氮含量，优化测试 方法显得尤为迫切。主要对使用半自动定 氮仪测定NR氮含量的方法进行优化，以期提高检 测效率、降低检测成本。

1　实验
1. 1　主要原材料
1. 1. 1　胶料 胶料的选取主要从两方面考虑：一是胶料等 级；二是氮含量。综合考虑，确定本试验选用的胶 料分别为海南天然橡胶产业集团股份有限公司生 产的10# NR标准胶（简称SCR-RT10）、全NR乳胶 （简称SCR-WF）、胶清胶（简称SCR-G）、复合胶A （SCR-RT10与SCR-G按质量比19∶1混合）、复合 胶B（SCR-RT10与SCR-G按质量比9∶1混合）以 及实验室自制的废水胶。

1. 1. 2　试剂
硫酸钾（增沸剂），分析纯；五水合硫酸铜（催 化剂），分析纯，西陇化工股份有限公司产品。浓 硫酸（炭化及参与反应），分析纯；硫酸（用于滴 定），优级纯，西陇科学股份有限公司产品。硒粉 （催化剂），分析纯；氢氧化钠（与硫酸铵和硫酸氢 铵反应释放出氨），分析纯；硼酸（吸收蒸馏出的 氨），分析纯，普通市售品。混合催化剂，由硫酸 钾、五水合硫酸铜和硒粉按质量比30∶4∶1混合 制得；指示剂（用于终点的判定），由0. 1 g甲基红和 0. 05 g亚甲基蓝溶于100 mL质量分数为0. 96的乙 醇中制得，实验室自制。

1. 2　上海昕瑞半自动定氮仪工作程序
设备启动后会运行自检程序，通过自检后最 终程序被调入；在蒸馏单元中插入试管，将装有接 收液的锥形瓶放到接收管里，并按开始按钮启动 分析，同时稀释水从桶中经由泵进入试管，当达到 安全时间时碱液从桶中经由泵进入试管；在一个 延时后，蒸汽阀打开并输送蒸汽到试管中，同时冷却水阀开启输送水到冷凝器；释放的氨气在冷凝 器中被冷凝，然后输送到有接收液的接收液瓶；蒸 馏完成后取出，手动进行滴定。

1. 3　配套仪器
配套仪器包括：分度值为0. 1 mg的天平、250 mL的消化管、量程为10 mL的多标移液管、250 mL 的锥形瓶、量程为5 mL的滴定管和上海昕瑞消化炉。

1. 4　试验原理及方法
1. 4. 1　试验原理 蛋白质是由多种氨基酸组成的物质，可以用 某些化学试剂将蛋白质的组织破坏，使之分解出 氮，通过固氮手段测定总氮含量。将已知质量的 试样与硫酸、硫酸钾以及硫酸铜和硒粉所组成的 催化剂一起进行消化。在这个过程中，氮化合物 转化成硫酸铵和硫酸氢铵。加氢氧化钠使消化液 呈碱性，然后蒸馏出氨。蒸馏出的氨用硼酸溶液 吸收，然后用酸标准滴定溶液滴定。
1. 4. 2　试验方法 按照GB/T 8088—2008《天然生胶和天然胶 乳 氮含量的测定》测定氮含量。 试验方法1：将0. 5 g胶料＋3. 25 g混合催化 剂＋15 mL浓硫酸在消化管中浸泡8～24 h，浸泡 好的试样在消化炉中进行消化，先在150 ℃下加热 2 h使试样失水炭化，再缓慢加热升温至380 ℃高 温消化直至消化液呈清澈的蓝绿色，在380 ℃下继 续加热1 h；消化完成后进行蒸馏，加80 mL水和70 mL浓度为10 mol·L-1 的氢氧化钠溶液，用80%的 蒸馏量蒸馏260 s；用50 mL浓度为0. 17 mol·L-1 的硼酸溶液和2滴混合指示剂溶液吸收；馏出液用 浓度为0. 05 mol·L-1 的硫酸进行滴定。

（1）试验方法消化1组试样和冷却需要时间 约为5 h，1个班只能消化1组共4个试样。试验方法 2消化1组试样和冷却需要时间约为3 h，一个班可 消化2组共8个试样，试验方法2效率比试验方法1 翻倍。
（2）试验方法所用试剂和产生的废液约是试 验方法2的5倍，成本较高。
（3）试验所用试剂具有一定的危险性，试验方 法1所用试剂较多，消化时消化液上冲，容易溢出， 存在安全隐患，且蒸馏时液体上冲力大，加速了消 化管接头的老化；试验方法2所用试剂少，可以解 决试验方中存在的问题。

3　结语
对使用半自动定氮仪测定天然橡胶氮含量方 橡胶科技 标准·测试 · 532 · 2019 年第 17 卷 法进行优化。试验方法1（0. 5 g胶料＋3. 25 g混合 催化剂＋70 mL氢氧化钠溶液＋50 mL硼酸溶液吸 收）和试验方法2（0. 1～0. 2 g胶料＋0. 65 g混合催 化剂＋20 mL氢氧化钠溶液＋20 mL硼酸溶液吸 收）测得的胶料氮含量相当，均可行；但与试验相比，试验方法2具有用时短、效率高、成本低 和安全可靠的优点。