在使用全自動錐入度測定儀進行實驗時,樣品制備是引入誤差的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為最da程du降低此類誤差,需從樣品取樣、融化(針對固態(tài)樣品)、攪拌、降溫、除氣泡、分裝等全流程進行標準化控制,具體操作要點可分為以下 6 個核心維度:
取樣是樣品制備的第一
步,若取樣不具代表性,后續(xù)所有操作均會存在 “先天誤差",需重點控制以下 2 點: 1、取樣工具清潔干燥
取樣勺、燒杯等工具需提前用無水乙醇擦拭,去除殘留油污或雜質(zhì),并用烘箱(60-80℃)烘干后冷卻至室溫,避免工具上的水分或污染物改變樣品成分(尤其針對石蠟、瀝青等脂類樣品)。
2、多點隨機取樣,混合均勻
若樣品為桶裝(如潤滑脂、凡士林),需從桶的上、中、下 3 個不同深度取樣,每處取樣量不低于 50g,匯總后用潔凈玻璃棒攪拌 5-10 分鐘,確保樣品中各組分(如添加劑、基礎(chǔ)油)分布均勻;
若樣品為袋裝或小批量包裝,需選取 3-5 個獨立包裝,分別取樣后混合,避免單包樣品因儲存差異(如邊緣與中心氧化程度不同)導(dǎo)致的偏差。
針對需融化的固態(tài)樣品(如石蠟、硬脂酸),融化過程若溫度過高或時間過長,易導(dǎo)致低沸點組分揮發(fā)或樣品氧化,需嚴格遵循以下標準:
1、精準控溫,不超過樣品滴點 + 10℃
首先通過手冊確認樣品的 “滴點"(樣品從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度),融化溫度需控制在滴點 + 5~10℃ 范圍內(nèi)(例如滴點為 70℃的潤滑脂,融化溫度應(yīng)設(shè)為 75-80℃),避免溫度過高導(dǎo)致輕質(zhì)組分揮發(fā);
推薦使用恒溫水浴鍋或程序升溫烘箱,而非明火加熱,確保溫度均勻且無局部過熱(明火加熱易導(dǎo)致燒杯底部樣品碳化,引入雜質(zhì))。
2、融化后保溫時間不超過 30 分鐘
樣品完quan融化后,需保溫 10-15 分鐘以消除溫度梯度,但總保溫時間不得超過 30 分鐘,防止樣品因長時間高溫發(fā)生氧化(如潤滑脂中的抗氧化劑失效)或成分分解。
攪拌的核心目標是讓樣品成分均勻,但不當(dāng)攪拌會引入大量氣泡,導(dǎo)致錐入度測定時 “錐針陷入氣泡",讀數(shù)偏小,需注意:
1、攪拌工具與速度控制
使用玻璃攪拌棒(避免金屬棒刮擦燒杯引入雜質(zhì)),攪拌時保持棒體與燒杯壁無接觸,采用 “順時針緩慢攪拌"(速度約 30-50 轉(zhuǎn) / 分鐘),避免劇烈攪拌產(chǎn)生漩渦(漩渦易卷入空氣形成氣泡);
若樣品黏度較高(如高稠度潤滑脂),可分 3 次攪拌,每次攪拌 3 分鐘,間隔 2 分鐘讓氣泡自然上浮,減少氣泡殘留。
2、攪拌后靜置除氣泡
攪拌完成后,將樣品燒杯置于無風(fēng)的恒溫環(huán)境中(溫度與融化溫度一致),靜置 15-20 分鐘,讓攪拌產(chǎn)生的氣泡自然逸出;若仍有少量微小氣泡,可用潔凈的玻璃滴管輕輕刺破(避免破壞樣品表面平整度)。
錐入度是 “溫度依賴性指標",同一樣品在不同溫度下的錐入度值差異顯著(如潤滑脂溫度每升高 1℃,錐入度可能增加 5-10 單位),需嚴格控制降溫過程與測試前的恒溫條件:
1、梯度降溫,避免溫差過大導(dǎo)致結(jié)晶不均
樣品分裝到測試杯中后,不可直接放入低溫環(huán)境(如冰箱)快速降溫,需先在室溫(25±1℃)放置 30 分鐘,再轉(zhuǎn)移至恒溫浴槽(設(shè)定為測試溫度,如 25 測試溫度,如 25℃、40℃);
降溫速率控制在 0.5-1℃/ 分鐘(可通過恒溫浴槽的 “程序降溫" 功能實現(xiàn)),避免樣品因溫差過大產(chǎn)生局部結(jié)晶(結(jié)晶區(qū)域硬度高,會導(dǎo)致錐針陷入深度偏小,誤差增大)。
2、測試前恒溫時間不低于 12 小時(針對固態(tài)樣品)
軟膏、潤滑脂等半固態(tài)樣品:恒溫 4-6 小時;
石蠟、硬脂酸等固態(tài)樣品:恒溫 12-24 小時(需用溫度計插入樣品中心,確認溫度與設(shè)定值偏差≤0.1℃)。
樣品需在設(shè)定的測試溫度下恒溫足夠長時間,確保樣品內(nèi)部溫度與浴槽溫度完quan一致:
測試杯的規(guī)格、樣品填充量及表面平整度,會直接影響錐針的 “初始接觸狀態(tài)",需標準化操作:
1、統(tǒng)一測試杯規(guī)格,避免杯壁厚度差異
必須使用符合標準(如 GB/T 269、ASTM D217)的測試杯:材質(zhì)為玻璃或不銹鋼,內(nèi)徑(30±1mm)、深度(50±2mm)需一致,杯壁厚度偏差≤0.2mm(杯壁過厚會導(dǎo)致樣品散熱慢,溫度不均;過薄則易受外界溫度影響)。
2、樣品填充量:略高于測試杯邊緣,避免凹陷
分裝時用移液管或勺子將樣品緩慢注入測試杯,確保樣品量填滿測試杯且表面略高于杯口 1-2mm(若填充量不足,樣品表面可能因收縮產(chǎn)生凹陷,錐針初始接觸點不在同一平面,導(dǎo)致讀數(shù)偏差);填充后用潔凈的刮刀(刀刃需平直)沿杯口輕輕刮去多余樣品,確保樣品表面與杯口平齊且無劃痕、凹陷。
樣品制備過程中,外界環(huán)境的濕度、氣流、振動等因素也可能引入誤差,需注意:
1、濕度控制:避免樣品吸潮或失水
實驗環(huán)境濕度需控制在 45%-65% RH:若濕度過高(>70% RH),樣品(如某些水溶性軟膏)易吸潮,導(dǎo)致黏度降低(錐入度偏大);若濕度過低(<40% RH),樣品易失水,黏度升高(錐入度偏?。?/span>
2、無氣流、無振動環(huán)境
樣品制備區(qū)域需遠離通風(fēng)口、空調(diào)出風(fēng)口,避免氣流導(dǎo)致樣品表面溫度波動或灰塵落入;
禁止在樣品附近進行振動操作(如離心機、震蕩儀運行),振動會導(dǎo)致樣品內(nèi)部產(chǎn)生縫隙,影響錐針陷入的穩(wěn)定性。
避免樣品制備誤差的本質(zhì)是建立 “全流程標準化操作 SOP",確保每一步操作都可重復(fù)、可追溯:
所有工具(取樣勺、燒杯、測試杯)需統(tǒng)一規(guī)格并定期校準;
關(guān)鍵參數(shù)(融化溫度、降溫速率、恒溫時間)需記錄在實驗日志中;
每次實驗前需用 “標準樣品"(如已知錐入度值的標準潤滑脂)進行驗證,若標準樣品的測定值與理論值偏差≤2%,則樣品制備流程無問題,可開展正式實驗。
通過以上操作,可將樣品制備引入的誤差控制在 5% 以內(nèi),確保全自動錐入度測定儀的測試結(jié)果準確、可靠。