摘要: 利用MP90 毛细管熔点仪对固体样品进行熔点测定实验,从样品处理、操作条件和操作模式三方面进行测试过程中的影响因素分析。结果表明,对于固体试样测试,毛细管的最佳装填高度为3 ~ 4 mm; 起始温度设置低于物质熔点的标称值前5 ℃; 升温速率越快,熔点测定值越高,数据间的重现性越差; 阈值B 法评定的熔点数值略低于终点C 法,但测试结果的精密度略高于终点C 法。
熔点是指物质由固态变成液态时的温度,熔点测定是辨认物质特性的一个参数,也是衡量物质纯度的一个指标,可鉴别并描述产品。因此,熔点的测定在化学工业、医药工业等行业中占有很重要的地位。目前熔点的常用测定方法主要有显微镜法、毛细管法和热分析法,其中毛细管法是测定无机、有机样品和部分结晶聚合物的常用方法。梅特勒- 托利多MP90 毛细管熔点仪具有独特的透射光自动检测终点和视频同步记录的功能,提供两种熔点计算方法———阈值法和终点法。测量符合欧洲与美国( USP) 药典、中国药典以及日本工业标准( JISK0064) 的操作程序。笔者使用MP90 毛细管熔点仪对待测固体样品进行熔点测定实验,从样品处理、操作条件和操作模式三方面进行测试过程中的影响因素分析。
1 试验
1. 1 主要仪器及材料
毛细管熔点仪,梅特勒- 托利多MP90;研钵,玛瑙;玻璃毛细管,内径﹤ 1. 8 mm;样品制备器具,梅特勒- 托利多。
1. 2 实验样品
标准物1、标准物2、对苯二甲酰氯。
1. 3 样品处理
取适量的样品置于玛瑙研钵中研细至粉末状,将毛细管的开口端插入样品粉末中进行装填,样品装填高度为3 ~ 4 mm。为了使毛细管内样品装填紧密,将装填样品的毛细管放置在特制的样品制备工具中,同时掉落到硬的表面上,多次重复操作直至样品装填紧密。
样品熔点测定
将装有样品的毛细管插入装置检测孔中,以恒定的速率升温,由传感器( 仪器内置摄像机) 测得透过样品的光强度,光强度随温度的升高而变化。当透射光强度达到突跃变化的水平时,样品已经熔融。光强度曲线与温度的关系如图1 所示。
3 结果与讨论
3. 1 样品条件
3. 1. 1 试样颗粒尺寸
对于大颗粒试样,因其热阻较大,所测试样品的熔融温度和熔融热焓会偏低[1]。在高聚物熔点的测定中,试样颗粒形状的不规则也会影响熔融温度和熔融热焓[2]。因此,熔点测定前,试样需研细后才能进行下一步试验。
3. 1. 2 试样装填高度
试样装填的高度会直接影响试样内的温度梯度,试样装填量过多,内部传热慢,温度梯度大,熔点测量结果会偏高; 装填量过少,熔点测量结果会偏低。选取标准物1 和标准物2 在不同装填高度下进行熔点测试,每个样品测试10 次,测试结果如表1所示:表1 结果表明,随着试样装填高度的升高,测定的熔点值向高温偏移。当装填高度为3 ~ 4 mm 时,选取的两种标准物质所测定的熔点值均最接近于各自标准物质熔点的标称值,且测试结果的CV 值也最小。因此,对于固体样品熔点的精确测试,装填高度为3 ~ 4 mm 最佳。
3. 1. 3 试样装填的紧密度
试样装填的紧密度对熔点测试也会带来影响。试样装填不实,易产生空隙,不易传热,会造成试样的熔化范围变大; 试样装填过实,会产生过热现象,测得熔点值会偏高。
3. 1. 4 试样纯度
试样的熔化范围与试样本身的纯度也有关系,理论上试样纯度越高,熔化范围越短。对已知纯度的对苯二甲酰氯样品进行熔化范围测定,每个样品
测试3 次,取其平均熔点( 初、终) ,结果如图2所示。从图2 可以看出,随着对苯二甲酰氯纯度的升高,其初熔点值逐渐升高,且以接近线性的方式增加,表明物质纯度越高,熔化范围越来越短。
3. 2 测试条件
3. 2. 1 起始温度
在使用毛细管法测定物质熔点时,若起始温度设置过高,升温时热量来不及传递,会使测定的熔点