X射线荧光光谱玻璃熔片法分析玻璃纤维中的主次成分

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参考国标《玻璃纤维及原料化学元素的测定 X射线荧光光谱法(征求意见稿)》的要求，将玻璃纤维高温灼烧处理后熔融制成玻璃熔片，使用岛津多道同时型X射线荧光光谱仪MXF-N3 Plus进行分析。实验结果表明，该方法工作曲线线性良好，分析速度快，精度高，稳定性好；同时采用玻璃熔片法能有效克服基体效应、矿物效应及粒度效应对分析结果的影响，完全能够满足标准要求。SSL-CA23-137 Excellence in ScienceMXF-038 Excellence in Science X射线荧光光谱玻璃熔片法分析玻璃纤维中的 主次成分 MXF-038 摘要：参考《玻 璃 纤维及原料化学元素的 测 定X射线荧光光谱法(征求意见稿))》国标方法，将玻璃纤维高 温灼烧处理后熔融 制 成玻璃熔片，使用岛津多道同时型X射线荧光光谱仪 MXF-N3 Plus 建立工作条件分析玻 璃纤维中的主次成分含量。实验结果表明，分析结果完全能够满足标准要求。该方法操作简单，能够很好地消 除矿物效应、组织效应和颗粒度效应，提高了玻璃纤维成分分析方法的准确度。 关键词：玻璃熔片法 多道同时型X射线荧光光谱仪 MXF-N3 Plus 玻璃纤维 技术特点： 心操作简单，分析速度快，精 度 高 ，稳定性好。 ※熔片法有效消除基体效应、矿物效应及粒度效应，提高分析准确度。 玻璃纤维 (F i berg l ass) ，是一种性能优异的无机 非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以 叶 腊石、石英 砂 、石灰石、白云石、硼钙石、硼 镁石等矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等 工 艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二 十 几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百 根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中 的增强材料、电绝缘材料和绝热保 温 材料、电路基板等 国民经济各个领域。 传统化学法逐渐被X射线荧光光谱法所取代。MXF 分析法具有可测元素范 围 广、浓度范 围 宽，具有快速、准确、操作简单、保护环境等优点，已广泛用于多个行 业的分析检测。 本方法采用玻璃熔片法制样，在多道同时型X射 线荧光光谱仪 MXF-N3 Plus 上建立工作曲线进行分析 ，经实验验证，该方法简单快速、准确可靠、方便可行。 实验部分 1.1仪器及试剂 波长色散X射线荧光光谱仪： MXF -N3 Plus 型 全自动熔样炉： TNRY-01C 型 无水四硼酸锂和偏硼酸锂的混合熔剂 L iz B407(66.7%) +LiBO2(33.3%)：优级纯 脱模剂：50%NHI水溶液 1.2分析条件 1.2.1自 动高温熔样炉工作条件 熔 样 温度： 1050℃ 前静置时间： 120 s 图1 MXF-N3 Plu s 炉体摆动时间： 900 s 后静置时间： 10s 1.2.2元素测定分析条件见表1 表 1元素测定分析条件 元素 分析谱线 电压/kV 电流/mA 分光晶体 探测器 PHA 20/° 测量时间/s SiO2 Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 15-130 108.930 Al2O3 Ka 40 70 PET Ne Exatron(Be) 15-140 144.500 Fe203 Ka 40 70 LiF Ar Multitron 15-105 57.506 CaO Ka 40 70 LiF Ne Multitron 15-135 113.110 MgO Ka 40 70 TAP Ne Exatron(Al) 20-140 45.170 KO Ka 40 70 LiF Ar Exatron 20-140 136.806 40s NazO Ka 40 70 SX-13 Ne Exatron(Al) 15-140 22.896 TiO Ka 40 70 LiF Ar Exatron 15-135 86.150 P205 Ka 40 70 Ge Ne Exatron(Be) 20-125 141.036 MnO Ka 40 70 LiF Ar Exatron 15-115 62.968 SO3 Ka 40 70 NaCl Ne Exatron(Be) 20-140 144.540 ■样品前处理 2.1剪取适量玻璃纤维样品于(700±10)°C的马弗炉灼烧2h，冷却至室温后用玛瑙研砵研碎至粒度小于75 um； 2.2称取7.0000g无水四硼酸锂和偏硼酸锂的混合熔剂和0.7000g已磨细的玻璃纤维粉混匀，转移至铂金埚中，滴加10滴碘化铵(50%)脱模剂 ，放入自动熔样炉中，按设定好的熔样程序自动熔融制成玻璃熔片；取出冷却 后待用。 图2 玻纤样品处理 ■结果与讨论 3.1标准样品 本方法选用《玻璃纤维及原料化学元素的测定X射线荧光光谱法(征求意见稿)》参考的几种国家标准物质，换 算成烧失后的质量百分比，按照设定的分析条件制作工作曲线。 表2 换算成烧失后的质 量 百分比(单位：%) 名称 编号 SiO2 ALO3 Fe03 CaO MgO KO NazO TiO， P205 MnO SO3 L.O.1 粘土 GBW 0310la 49.98 26.27 10.55 0.13 0.46 0.79 0.06 0.70 0.14 0.052 0.049 10.62 GBW 03102a 53.67 31.32 0.33 1.80 0.08 1.15 2.55 0.03 0.05 0.020 0.023 8.81 页岩 GBW 03104 69.34 15.03 5.82 0.19 0.64 3.49 0.16 0.68 0.04 0.020 0.029 4.54 硅质岩 GBW 03114 89.59 5.48 0.48 0.34 0.16 2.07 1.09 0.10 0.01 0.010 0.53 高岭土 GBW 03121 54.55 31.14 0.53 0.052 0.12 0.34 0.02 0.69 0.10 0.001 0.53 11.94 叶蜡石 GBW 03126 66.84 23.58 1.94 0.17 0.09 0.38 0.34 0.70 0.20 0.001 0.61 5.48 GBW 03127 70.34 22.20 0.22 0.066 0.04 0.03 0.04 0.18 0.11 0.001 0.17 6.34 钠长石 GBW 03134 67.96 19.62 0.10 0.48 0.02 0.10 11.26 0.05 一 一 一 0.36 钾长石 GBW 03116 66.26 18.63 0.19 0.76 0.05 9.60 3.69 0.05 - 一 一 0.86 钠玻璃 GBW03117 71.25 2.56 0.18 6.37 3.98 1.10 13.77 0.06 一 一 0.44 白云石 YSBC 28724 5.20 0.31 0.21 29.20 20.78 0.16 0.01 0.01 0.01 0.01 0.038 43.02 3.2烧失量校正 采用玻璃熔片法烧失量会影响熔样稀释比，为保证所有样品熔融后稀释比的一致性，使用 中 要根据烧失量校正称 样量，称样量按公式(1)进行计算，相应标样 元素 含量均应采用灼烧基(干基)含量，含量按公式(2)进行计算。称样量按式(1)进行计算： 式中： Mc -二 -校正后的称样量； M—-原始称样量 (0.6000克)； LOI——烧失量(单位：%)。 标样灼烧基(干基)含量按式(2)进行计算： 式中： C——校正后含量； C——-校正前含量； LOI——烧失量(单位：%)。 3.3测定结果的计算 测 定试样时称样量需要按式(1)进行计算，这样仪器直接给出的测定结果为试样灼烧基(干基)元素含量，报 告结果往往需要换算为原始含量，其计算方法按下式(3)进行。仪器软件具有附件计算功能，通过输入烧失量，编 辑计算公式，可以自动计算出试样中元 素 原始含量。 式中： C——-试样中元素原始含量； C——仪器测定含量； LOI——烧失量(单位：%)。 3.2工作曲线 按本方法条件建立烧失后元素含量工作曲线，曲线线性良好。元素曲线如图3。 图3元素工作曲线 3.3精 度 及重复性试验 1)标样验证：选用标样 GBW03103作为验证样，连续动态测试10次，统计标准偏差和相对标准偏差，精度和 重复性良好。 表3GBW03103标 样 的 精 度及 重 复性(已换算 回 烧失前含量 )试验结果(%) 标样 SiO， AlO3 Fe03 CaO MgO K，O Na，O TiO， P，05 MnO SO L.O.1 测定值 66.81 13.22 4.61 3.14 1.82 2.51 1.72 0.65 0.11 0.09 0.02 5.11 标准值 66.64 13.28 4.64 3.23 1.84 2.50 1.81 0.66 0.11 0.09 0.03 5.10 SD 0.04 0.02 0.001 0.001 0.02 0.001 0.02 0.001 0.001 0.001 0.001 -一 RSD 0.06 0.15 0.04 0.14 1.01 0.08 1.30 0.19 0.86 0.64 2.53 -一 2)实际样品验证：选用玻璃纤维丝作为验证样，连续动态测试10次，统计标准偏差和 相 对标准偏差，准确度 和重复性良好。 表44玻璃纤维的精度及准确度(已换算回烧失前含量)试验结果(%) 编号 SiO， ALO3 Fe03 CaO MgO K，O NaO TiO， P205 MnO SO L.O.1 测定值 58.87 12.60 0.25 22.04 2.48 0.20 0.37 0.39 0.04 N.D. N.D. 2.55 参考值 58.79 12.54 0.24 22.12 2.48 0.20 0.32 0.35 0.04 <0.0002 <0.0002 2.55 SD 0.03 0.01 0.001 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 一 一 RSD 0.06 0.11 0.21 0.05 0.86 0.36 3.13 0.28 1.80 一 -一 -一 说明 ：1))参 考 值参照《GB/T 1459-2008纤 维玻璃化学分析方法》标准方法进行分析 ； 2) N.D.表示未 检 出。 结论 参考国标《玻璃纤维及原料化学元素的测定X射线荧光光谱法(征求意见稿)》的要求，将玻璃纤维高温灼烧处 理后熔融制成玻璃熔片，使用岛津多道同时型X射线荧光光谱仪 MXF -N3 Plus 进行分析。实验结果表明，该方法工 作曲线线性良好，分析速度快，精度高，稳定 性 好；同时采用玻璃熔片法能有效克服基体效应、矿物效应及粒度效 应对分析结果的影响，完全能够满足标准要求。 岛津应用云 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心