Applikation

Probe:
Geräte:
Chemikalien:
Applikation
Wasserbestimmung in Polyamid 6 (PA6)
KF-103-1 PA Granulat mit Ruß (schwarz)
KF-103-2 PA Granulat ohne Ruß (weiß) Probe 1
KF-103-3 PA Granulat ohne Ruß (weiß) Probe 2a
KF-103-4 PA Granulat ohne Ruß (weiß) Probe 2b
851 Coulometer
874 Ofen-Probenwechsler
Software tiamo
Hydranal Coulomat Oven
Parameter: Ofentemperatur: Rampe 50 bis 250°C
Trägergas: Luft bzw. Stickstoff
Flow: 50 mL/min
Endpunkt bei 50 mV
Regelbereich 70 mV
Drift: Startdrift: 10 µg/min
Stoppdrift: relative Drift: 5 µg/min
Driftkorrektur: auto
Prinzip: Coulometrische Wasserbestimmung nach Karl Fischer für Feststoffe mit dem
Probenwechsler-Ofen. Das Wasser wird bei dieser Arbeitstechnik im
Probengefäß verdampft und mittels eines trockenen Trägergasstromes (Luft /
N2) in die Titrierzelle überführt. Das zur Karl Fischer Reaktion benötigte Iod
wird durch anodische Oxidation von Iodid während der Titration erzeugt. Die
Erkennung des Endpunktes erfolgt mittels einer polarisierten Doppelplatin-
Elektrode.

Durchführung
Berechnung:
Ergebnis:
Vorversuch:
Von der Probe soll die optimale Ausheiztemperatur bestimmt werden. Dazu
wird das Probenmaterial im Temperaturbereich von 50 bis 250 °C mit Luft
bzw. Stickstoff als Trägergas ausgeheizt und die Wasserabgabe gegen die
Temperatur aufgezeichnet. Die Aufheizrate beträgt 2°C pro Minute.
Anhand des Kurvenverlaufes kann die optimale Temperatur und eventuelle
Nebenreaktionen bestimmt werden.
Messreihe:
Die aktuelle Drift wird vor jeder Probenmessung automatisch neu bestimmt
und zur Korrektur der bestimmten Wassermenge herangezogen. Dieser
Driftwert wird ebenfalls als Stoppdrift eingesetzt, zuzüglich der relativen Drift,
die hier 5 µg/min beträgt.
Mit 3 leeren Probenvials werden Blindwerte ermittelt und deren Mittelwert für
weitere BerechNungen eingesetzt.
Für die Probenmessungen wird jeweils ca. 0,5 - 1 g Probe eingesetzt. Das
PA6-Granulat wird in ein Vial eingewogen und mit einem Septum dicht
verschlossen. Der Wassergehalt der Probe wird dann mittels einer Mehrfachbestimmung
bei einer Ofentemperatur von 200°C und Stickstoff als Trägergas
ermittelt.
Der Zustand des Gerätesystems wird durch Messung von 2 Standards
überprüft.
Für die Berechnung des Wassergehaltes wird die bestimmte Wassermenge
automatisch mit der Drift korrigiert und der Blindwert abgezogen.
�% ��Wasser � Blindwert � ( Drift �Titrationszeit)
� Einwaage �10000
Wassergehalt absolut
Wasser [µg]
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Ausheizkurve von KF-103-1 von 50 bis 250 °C mit Stickstoff oder Luft
50 75 100 125 150 175 200 225 250
KF-103-1Luft Temperatur [°C]
KF-103-1 N
Abbildung 1:
Ausheizkurve von KF-103-1 mit Luft bzw. Stickstoff von 50 bis 250 °C
Wasser gegen Temperatur

Rate [µg/min]
140
120
100
80
60
40
20
0
Ausheizkurve von KF-103-1 von 50 bis 250 °C mit Stickstoff oder Luft
50 75 100 125 150 175 200 225 250
KF-103-1Luft Temperatur [°C]
KF-103-1 N
Abbildung 2:
Ausheizkurve von KF-103-1 mit Luft bzw. Stickstoff von 50 bis 250 °C
Rate gegen Temperatur
Die Ausheizkurve der Probe mit Luft über einen Temperaturbereich von 50
bis 250°C zeigt, dass die Probe ihr Wasser im Bereich von 125 bis 180 °C
verstärkt abgibt. Ab 200°C und im weiteren Verlauf bis 240 °C tritt die
Zersetzung des PA6 ein. Dabei tritt eine Nebenreaktion auf, die Iod
verbraucht.
Die Ausheizkurve der Probe mit Stickstoff über einen Temperaturbereich von
50 bis 250°C zeigt, dass die Probe ihr Wasser im Bereich von 125 bis 180 °C
verstärkt abgibt. Im weiteren Verlauf bis 250 °C mit Stickstoff tritt keine
Zersetzung ein, die Iod verbraucht.
Um die Bestimmungsdauer zu verkürzen, wird die Temperatur höchst möglich
gewählt, um eine schnelle Wasserfreisetzung zu erreichen, aber ca. 10°C
unterhalb der eintretenden Nebenreaktion.
Die optimale Ausheiztemperatur für PVP mit Luft liegt bei 170°C, beim
Arbeiten mit Stickstoff kann die Temperatur auch etwas höher gewählt
werden, - bei 200°C -, so dass die Bestimmungsdauer deutlich verkürzt
werden kann.
Analog dazu verhalten sich auch die Proben KF-103-2, KF-103-3 und KF-
103-4. Auch hier kann als optimale Ausheiztemperatur für Luft 170 °C und für
Stickstoff 200°C festgelegt werden.
Siehe dazu Abbildung 3 und Abbildung 4.

Rate [µg/min]
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
Ausheizkurve der Proben KF-103 von 50 bis 250 °C mit Luft
0
50 75 100 125 150 175 200 225 250
Temperatur [°C]
KF-103-4 Luft KF-103-1Luft KF-101-3 Luft
Abbildung 3:
Ausheizkurve von KF-103-1, KF-103-3 u. KF-103-4 mit Luft von 50 bis 250 °C
Rate gegen Temperatur
Rate [µg/min]
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
Ausheizkurve der Proben KF-103 von 50 bis 250 °C mit Stickstoff
0,0
50 75 100 125 150 175 200 225 250
Temperatur [°C]
KF-103-1 N KF-103-2 N KF-103-3 N KF-103-4 N
Abbildung 4:
Ausheizkurve von KF-103-1, KF-103-2, KF-103-3 u. KF-103-4 mit Stickstoff
von 50 bis 250 °C
Rate gegen Temperatur

Tabelle 1: Messergebnisse der Messreihe
Probe Temp Flow Drift BW Einmass Gehalt
[°C] [ml/min] [µg/min] [µg] [g] [%]
BW 220 48,5 5,3 48,4
BW 220 49,3 5,3 51,4
BW 220 48,7 4,5 53,8
K-Citrat 220 49,6 4,6 51,2 0,0552 5,495
K-Citrat 220 49,7 3,9 51,2 0,0731 5,492
KF-103-1 200 49,2 2,7 51,2 0,5735 0,257
KF-103-1 200 49,5 2,7 51,2 1,0162 0,261
KF-103-1 200 50,3 2,5 51,2 0,9029 0,258
KF-103-2 200 50,6 2,2 51,2 0,8742 0,082
KF-103-2 200 50,8 2,1 51,2 1,1737 0,085
KF-103-2 200 50,9 2,1 51,2 1,0641 0,086
KF-103-3 200 51,2 1,8 51,2 0,7204 0,123
KF-103-3 200 51,3 2,2 51,2 0,5615 0,123
KF-103-3 200 51,4 2,6 51,2 0,8046 0,122
KF-103-4 200 51,7 2,1 51,2 0,7378 0,152
KF-103-4 200 51,9 1,5 51,2 0,8241 0,157
KF-103-4 200 49,5 2,9 51,2 0,8741 0,157
Tabelle 2: Statistische Betrachtungen der Messergebnisse
Probe Mittelwert Std. rel.Std. Anzahl Wiederf.
BW 51,2 2,706 5,28% 3
K-Citrat 5,494 0,002 0,04% 2 99,34%
KF-103-1 0,259 0,002 0,80% 3
KF-103-2 0,084 0,002 2,47% 3
KF-103-3 0,123 0,001 0,47% 3
KF-103-4 0,155 0,003 1,86% 3
Die Überprüfung des Gerätessystems mit dem K-Citrat-Standard ist mit einer
Wiederfindung von 99,34% zufriedenstellend.
Der Wassergehalt der Probe, der mittels Gasextraktionstechnik gefunden
wurde beträgt für die Probe KF-103-1 0,259%, für KF-103-2 0,084%, für
KF-103-3 0,123%, und für KF-103-4 0,155%. Die absolute Standardabweichung
liegt im Bereich von 0,001 bis 0,003 und ist damit sehr niedrig.
Die Bestimmungsdauer beträgt zwischen 12 und 20 Minuten.
Die Titration wird abgebrochen, wenn der Anfangsdriftwert erreicht wird.
Bemerkung: Die Applikation funktioniert gut. Die Proben können mit einer guten
Reproduzierbarkeit in einer angemessenen Zeit bestimmt werden.
Es ist darauf zu achten, dass die Temperatur nicht oberhalb des
Schmelzpunktes gewählt wird, da es beim Arbeiten oberhalb des
Schmelzpunktes es zu Verstopfungen der Einlassnadel und somit zu
Verletzungen der Gasflussgrenzen kommen kann, und somit die Serie immer
wieder unterbrochen wird.
Außerdem platzen die Glasgefäße beim Abkühlen der Probe, so dass
Verletzungsgefahr durch Glassplitter besteht.