一种端羧基含量自动滴定仪及其滴定方法与流程

1.本发明涉及端羧基含量测定的技术领域，尤其涉及一种端羧基含量自动滴定仪及其滴定方法。


背景技术：

2.端羧基含量，是将试样在混合溶剂中回流溶解，冷却后用溴酚蓝作指示剂，用氢氧化钾
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乙醇标准滴定溶液进行滴定，根据溶液消耗的体积数计算得到的数值，以毫摩尔每千克（mmol/kg）来表示。瓶级聚酯切片生产过程中，端羧基含量对下道工序注塑、吹瓶的质量有着非常重要的影响，因此，准确测定聚酯切片中端羧基含量对于控制最终产品的质量有着很重要的意义。
3.gb/t 17931
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2018《瓶用聚对苯二甲酸乙二酯（pet）树脂》、gb/t 14190
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2017《纤维级聚酯（pet）切片试验方法》等标准中“端羧基含量”是重要的性能指标，标准中对所述项目的检测方法定义如下：将试样粉碎至粒径2 mm以下（粉碎时要防止样品过热）。称取约1.5~2 g试样（精确到0.1 mg），放入磨口三角烧瓶中，加入苯酚/三氯甲烷混合溶剂50 ml，加热回流至试样在1h内完全溶解，冷却至室温。在溶解的试样中加入5滴~6滴溴酚蓝指示剂，用氢氧化钾
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乙醇标准滴定溶液（0.05 mol/l）滴定，当溶液由黄色变为蓝色即为滴定终点，记录标准滴定溶液消耗的毫升数。同条件下做空白试验。（对于全消光切片，由于高二氧化钛含量使得溶液呈不透明的乳白色，终点的颜色变化难以判定，则加入100 ml溶剂或称取1.5 g样品，达到稀释二氧化钛的目的，便于终点颜色变化判断。）所述测试方法在实际实施时存在如下问题：1、纯人工操作，自动化程度低：加液、滴定、终点判断等操作完全由人工实施，操作相对复杂，主观性强，工作量大，对于操作人员的经验要求较高。
4.2、检流程具有危险性：检验员需使用苯酚、三氯甲烷等溶剂；在测试过程中需将试样加热回流，后需将容器转移至操作台上进行后一步试验，高温作业若失误，则有烫伤风险，危险性高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种端羧基含量自动滴定仪及其滴定方法，解决目前端羧基含量测定纯人工操作，流程具有危险性的问题。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种端羧基含量自动滴定仪，其特征在于，包括工作平台、样品杯移动机构、冷凝移动机构和试剂添加机构；所述工作平台包括样品区、加液滴定区、加热回流区和冷凝等待区；所述样品杯移动机构在工作平台内作左右、前后、上下三个方向的运动，通过所述样品杯移动机构的运动将工作平台内的样品杯移动到指定位置，所述样品杯的杯口具有磨
砂；所述冷凝移动机构在工作品平台内作左右、上下两个方向的运动，所述冷凝移动机构将冷凝管移动到加热回流区与样品杯对接；所述试剂添加机构在加液滴定区作前后移动，所述试剂添加机构对放置在工位内的样品杯进行指定试剂的添加。
7.进一步地，所述样品区上有样品存放位，所述样品存放位内设有感应设备，通过所述感应设备感应样品的位置，所述感应设备将样品的坐标信号发送至样品杯移动机构，所述样品杯移动机构根据样品的位置依次抓取样品。
8.进一步地，每一所述样品区包括至少一样品存放位，每一所述样品存放位设有一温度测量装置。
9.进一步地，所述加液滴定区内设有至少一个加液滴定位，所述加液滴定位上或试剂添加机构上设有视觉识别机构，所述加液滴定位上还设有均质机构。
10.进一步地，所述视觉识别机构包括光源和颜色识别检测器，所述光源向样品照射光，所述颜色识别检测器实时或者定时检测样品的颜色。
11.进一步地，所述加热回流区内设有至少一个加热回流位，所述加热回流位上设有加热装置、温控装置、计时器、重力传感器和均质机构。
12.进一步地，所述样品杯移动机构包括相互垂直的 x轴单元、y1轴单元和z1轴单元；所述x轴单元包括一固定面，所述固定面上设有轨道；所述y1轴单元包括一条y1轴移动臂，所述y1轴移动臂安装在x轴固定面上，所述y1轴移动臂沿固定面的轨道移动，所述y1轴移动臂上设有轨道；所述z1轴单元包括一条z轴垂直移动臂，所述z轴垂直移动臂安装在y1轴移动臂上，所述z轴垂直移动臂沿y1轴移动臂的轨道移动，所述z1轴垂直移动臂的端部设有夹持机构。
13.进一步地，所述冷凝移动机构包括相互垂直的x轴单元、y2轴单元和z2轴单元；所述y2轴单元包括一条y2轴移动臂，所述y2轴移动臂安装在x轴固定面上，所述y2轴移动臂沿轨道移动；所述z2轴单元包括至少一冷凝管，所述冷凝管安装在y2轴移动臂上，所述冷凝管沿z2轴单元上下移动，所述冷凝管的下端设有磨砂，所述冷凝管和样品杯通过磨砂对接密封。
14.进一步地，所述试剂添加机构包括y3轴单元、至少一加液滴定端和至少三个试剂储存罐；所述y3轴单元与x轴单元互为直角构建成一个与工作平台平行的平面，所述y3轴单元包括一条y3轴固定臂和直线滑台，所述y3轴固定臂安装在x轴固定面上；所述直线滑台安装在y3轴固定臂上，所述直线滑台沿y3轴固定臂的轨道前后滑动，所述加液滴定端安装于直线滑台上，所述加液滴定端包括至少一进液端和至少一出液端。
15.本发明通过机械机构将样品杯在样品区、加液滴定和加热回流等工位中移动，通过试剂添加机构和冷凝回流机构，自动完成样品的试剂添加、加热回流以及滴定，通过不断检测溶液颜色并判定测试终点；检测过程完全符合国标gb/t 14190
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2017《纤维级聚酯
（pet）切片试验方法》的方法，试剂、步骤都严格遵守标准要求，能够精确和高效的测定pet聚酯切片中端羧基的含量。
附图说明
16.图1为本发明端羧基含量自动滴定仪工作平台布局示意图；附图标记：100 工作平台；101 样品区；102 加液滴定区；103 加热回流区；104 冷凝等待区；图2为本发明端羧基含量自动滴定仪的结构示意图；附图标记：201 固定面；202 轨道；203 移动臂；204 垂直移动臂；205 移动臂；206 冷凝管；207 固定臂；208 直线滑台；209 加液滴定端；210 样品杯；211 试剂储存罐；212 试剂储存罐；213 试剂储存罐；图3为本发明端羧基含量自动滴定仪的加液滴定位的结构示意图；附图标记：300 加液滴定位；301 内壁；302 颜色识别检测器；303 光源；304 均质机构；图4为本发明的样品存放位的结构示意图；附图标记：400 样品存放位；401 内壁；402 感应设备；403 温度传感器；图5为本发明端羧基含量自动滴定仪的加热回流位的结构示意图。
17.附图标记：500 加热回流位；501 加热套；502 温度传感器；503 计时器；504 重力传感器；505 均质机构；图6为本发明自动滴定仪的滴定流程图。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1和图2所示，本实施例提供一种端羧基含量自动滴定仪，包括工作平台100，样品杯移动机构100a、冷凝移动机构100b和试剂添加机构100c；其中，所述工作平台100包括样品区101、加液滴定区102、加热回流区103和冷凝等待区104，此时样品存放位数量等于加热回流位数量。
20.所述样品区101上有若干样品存放位400，用于存放待测样品；样品存放位400内设感应设备402，用于感应样品的位置和位置上是否有样品，并将样品的坐标信号发送至样品杯移动机构100a；样品杯移动机构100a根据工作区域内样品的坐标，依次抓取样品；样品存放位400上设有温度传感器，用于测量样品为温度。
21.所述加液滴定区102上设有若干加液滴定位300，用于存放待加液和待滴定的样品，所述加液滴定位300上设有颜色识别检测器302和光源303，颜色识别检测器302识别滴定位上样品的颜色及变化，当到达滴定终点时，将终止信号发送给试剂添加机构100c，试剂添加机构100c根据终止信号，停止当前试剂的添加，加液滴定位300上设有均质装置304，均质装置304用于样品和试剂的混合。
22.所述加热回流区103上设有若干加热回流位500，用于存放待加热回流的样品；加
热回流位500上设有加热装置501、温控装置502、计时器503和重力传感器504和均质机构505，样品可在加热回流区103按照设定好的温度、时间加热回流；所述样品杯移动机构100a在工作平台100内进行左右、前后、上下三个方向的运动，将工作平台内的样品杯，按照工作流程移动到指定位置。
23.所述样品杯移动机构100a由x轴固定面201、轨道202、y1轴移动臂203、z1轴垂直移动臂204构成；移动臂203上有轨道202，移动臂203安装在x轴固定面201上，所述移动臂203沿固定面的轨道202移动。
24.所述z1轴垂直移动臂204安装在y1轴移动臂203上，所述z1轴垂直移动臂204沿y1轴移动臂203上的轨道移动，所述z1轴垂直移动臂204的端部设有夹持机构，可垂直运动抓取工作平台100上的样品杯210。
25.所述冷凝移动机构100b在工作品平台100内进行左右、上下两个方向的运动，将移动臂205上固定的冷凝管206移动到加热回流区103与样品杯210对接。
26.所述试剂添加机构100c在加液滴定区102进行前后移动，按照指定工作流程，对放置在其工作范围内的样品杯210进行指定试剂的添加，所述试剂添加机构包括y3轴单固定臂207、直线滑台208、加液滴定端209和三个试剂储存罐211~213，用于存放苯酚/三氯甲烷混合溶剂、溴酚蓝指示剂以及氢氧化钾
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乙醇标准滴定溶液。
27.所述y3轴固定臂207安装在x轴固定面201上；直线滑台208安装在y3轴固定臂207上，可在其上前后滑动，所述加液滴定端209安装于直线滑台208上，所述加液滴定端209有三个进液端和三个出液端，将试剂储存罐211~213中试剂经由进液端进入，由出液端输出。
28.本实施例一种端羧基含量自动滴定仪的滴定方法，如图6所示，包括以下步骤：步骤s1、设备启动预热后，将样品分别放置于样品区；步骤s2、样品杯移动机构抓取样品，通过x、y、z方向上运动，将其移至加液滴定位上，同时试剂添加机构移动到加液滴定位上进行行苯酚/三氯甲烷混合溶剂50ml的添加；步骤s3、抓取样品至加热回流位，检测样品区是否有待测样品，若是，跳转步骤s3，若否，则跳转步骤s4；步骤s4、冷凝移动机构移动至加热回流区，与样品杯衔接；步骤s5、当加热回流位上的样品加热到预设温度（如200℃），此时计时器开始计时，到达加热回流的时间（如40min）后，样品杯移动机构抓取样品至样品区的样品存放位上，冷却，加热温度和时间根据不同的样品进行设定；步骤s6、样品存放位上样品冷却到指定温度后，样品移动机构将样品移动至加液滴定位，依次滴加指定试剂步骤s7、通过视觉识别机构来判断试剂的终点，并记录滴加的量后计算样品的端羧基含量。
29.上述实施例中，步骤s3进入步骤s4的条件为，当样品依此类推直至加热回流位满或者样品区无待测样品；当待测样品数量<加热回流位数量，无待测样品时，则继续下述步骤s4~7；当待测样品数量>加热回流位数，当加热回流位数量满时，此时当一个样品送入冷却环节后，则从样品区调取新的样品进入加液滴定区、回流加热区，继续排队加液和回流的序列，直至工作区域内的待测样品数为0。
30.在另一实施例中，如图2所示，设计样品存放位数量>加热回流位数量。
31.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。