關于ISO 4345《鋼絲繩 纖維芯 規格》中繩芯水溶酸測定方法及指標的商榷

文/農業部劍麻及制品質量監督檢驗測試中心 陳偉南 陶進轉

1引言

國際標準ISO 4345《鋼絲繩 纖維芯 規格》中規定了天然纖維繩芯是由劍麻和蕉麻等新的硬質纖維制成。蕉麻是菲律賓生產的馬尼拉麻，我國沒有生產；劍麻是我國特色的熱帶經濟作物，并以劍麻纖維實現其經濟價值。由于劍麻纖維質地堅韌、富有彈性、耐酸堿等特點，用劍麻纖維制成的繩芯在鋼絲繩行業應用越來越廣泛。我國于1994年10月制定了產品標準GB/T15030《劍麻鋼絲繩芯》。在國家標準《劍麻鋼絲繩芯》中基本是等效引用了ISO 4345《鋼絲繩 纖維芯 規格》中“繩芯水溶酸的測定方法”和水溶酸含量的指標。2006年GB/T15030《劍麻鋼絲繩芯》進行第一次修訂，發現了該標準中繩芯水溶酸的測定方法和水溶酸含量的指標存在問題，結果是對計算水溶酸含量的公式作了修改而指標沒改，修訂后的GB/T15030《劍麻鋼絲繩芯》于2009年10月發布實施，但標準中繩芯水溶酸測定方法和水溶酸含量指標存在的問題沒有得到很好解決。本著實事求是的精神和嚴謹科學的態度,謹提出若干意見,敬請同仁專家學者一道研討商榷。

2 水溶酸測定方法存在的問題

目前，鋼絲繩芯水溶酸度的檢測標準主要有國際標準ISO 4345-1988《Steel wire ropes – Fibre main cores – Specification》。此標準至今仍在使用，亦未見其更新版本。在實際操作的過程中，發現水溶酸測定方法存在以下一些問題。

2.1 水溶酸提取時間

原標準中，水溶酸的提取步驟中，加入100 mL的蒸餾水煮沸30 min。由于索氏提取器利用溶劑回流及虹吸原理，使繩芯里的酸不斷地被水浸泡提取，當浸提的水高于虹吸管時抽提液回流至燒瓶中。然而使用不同的加熱器，其加熱功率也不同，在相同的時間內，其回流的次數也不同，所以抽提的效果與水回流的次數有關而與時間多少無關。

2.2 試樣殘留酸洗滌

在抽提完并過濾后，連續3次用蒸餾水洗滌濾渣，以使全部的酸溶于抽提液中，且抽提液總量不應超過175 mL。此操作步驟存在著洗滌不完全，抽提總液難控制的問題。

2.3 標準溶液濃度

原標準規定氫氧化鈉或氫氧化鉀標準液為0.1 mol/L。但在實際的檢測中，均不考慮氫氧化鈉或氫氧化鉀的實際濃度，存在兩個缺點。一是氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液容易吸收空氣中的二氧化碳而生成碳酸鈉或碳酸鉀，從而改變氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液實際的濃度。為了確保檢測結果準確，在滴定抽提液之前，最好重新標定其濃度，以氫氧化鈉或氫氧化鉀的實際濃度進行計算。二是提取液的水溶酸度很低，以0.1 mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀作為標準液濃度過大，通常加入幾滴甚至一滴氫氧化鈉溶液致使抽提液變色，滴定達到終點，測量誤差較大。

2.4 計算公式

國際標準ISO4345-1988中鋼絲繩芯的水溶酸含量的計算公式為，其中V是0.1 mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀標準溶液體積，單位為mL，為試樣的重量，單位為g。但是在實際的操作中出現兩種情況，一是以氫氧化鈉或氫氧化鉀的實際濃度計算，并折算為0.1 mol/L濃度的體積，公式應為（mL/ g）；二是氫氧化鈉或氫氧化鉀的實際濃度為0.1 mol/L，公式應為（mL/ g）。而兩種情況與計算公式，都不相符。

2.5 水溶酸度指標

國際標準ISO4345-1988對鋼絲繩芯的水溶酸度的規定是：每100 g繩芯不得超過2 mL，0.1mol/L的酸。按照計算公式，劍麻纖維及制品的水溶酸度測試結果與指標的結果相差較大，詳見表1。

3 水溶酸測定方法改進

表 1 劍麻纖維及制品的水溶酸度測試結果

3.1 試樣制備

國際標準ISO4345-1988中水溶酸測定方法沒有提及到試樣的制備，為了更加充分準確地提取試樣中的水溶酸，應對試樣進行制備。將試樣拆散平行放置，并滾壓混合成纖維互相平行的一束。再從這一束的不同部位隨機選取適量纖維試樣，裁剪約50 mm的一段，混樣，密封貯存備用。

3.2 水溶酸提取

由于不同的加熱器其功率有差異，鋼絲繩芯提取的完全程度應以提取次數而定，而不是提取時間，我們經過大量的檢測和試驗，證明在浸取液回流5次，可基本上將試樣中的水溶酸完全抽提。

抽提完全之后，其水溶酸的濃度是固定的，直接從抽提液中取定量的溶液可進行酸度檢測，然后再折算為總抽提液的酸度。

3.3 水溶酸度滴定方法

大多數的劍麻繩芯在加工的過程中加入的軟麻油，致使繩芯的抽提液呈現帶有渾濁的淺黃色、黃色，甚至是棕色（如圖1）。采用酚酞作為指示劑，氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液進行滴定，必定會影響終點的顏色的判斷。所以測定水溶酸度的最佳滴定方法為電位滴定法，根據pH值進行判斷滴定終點。

圖1 鋼絲繩芯水溶酸提取液

3.4 計算公式

鑒于氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液濃度的不穩定，在實際檢測中應考慮氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的實際濃度，并折算為氫氧化鈉濃度0.1mol/L，則繩芯的水溶酸含量計算公式應為，單位為mL/g。

3.5 水溶酸度指標

如果繩芯水溶酸度按計算公式的結果，鋼絲繩芯水溶酸度的指標應為：每100 g繩芯不得超過20 mL, 0.1mol/L的酸。

4 討論及建議

國際標準ISO 4345-1988現行有效，但標準中的水溶酸度檢測方法明顯存在問題，水溶酸的提取不合理，氫氧化鈉的實際濃度不參與結果計算，還有以肉眼觀察溶液顏色變化判斷終點等等，直接影響了檢測結果。結合實際情況，應用實際濃度的氫氧化鈉標準溶液進行電位滴定以pH值作為判定終點；繩芯的水溶酸含量計算公式修正為：（mL/ g），并對鋼絲繩芯水溶酸度的指標作相應的改變。

目前，我國各行各業與國際接軌越來越緊密、越來越方便和容易，而我們與國際標準的相關機構交流、溝通、學習等情況卻感到比較困難和不易，在工作中，對使用、引用國際標準遇到的問題沒能得到很好及時的解決，也束手無策。

針對國際標準ISO4345-1988中繩芯水溶酸測定方法及指標存在的問題，我們組織了來自科研機構、大專院校、質監所及使用單位的專家進行會審和郵件征求意見，雖然得到專家們的肯定和支持，但是國際標準與行業標準矛盾沖突問題沒有得到解決。建議有關部門、機構或組織，會同其它專業標準制定單位，研究審定出一個正確的結果，以解決我們在工作中遇到的問題。

[1]朱飛. 國內外鋼絲繩纖維芯標準相關內容匯集與述評[A]. 全國金屬制品信息網、中鋼集團鄭州金屬制品研究院有限公司.紀念全國金屬制品信息網建網40周年暨2014金屬制品行業技術信息交流會論文集[C].全國金屬制品信息網、中鋼集團鄭州金屬制品研究院有限公司:全國金屬制品信息網,2014:5.

[2]薛希政. 對劍麻及其劍麻鋼絲繩芯標準的解讀[A]. 《金屬制品》編輯部、全國金屬制品信息網、中國金屬學會軋鋼分會金屬制品學術委員會.紀念《金屬制品》創刊40周年暨2012年金屬制品行業技術信息交流會論文集[C].《金屬制品》編輯部、全國金屬制品信息網、中國金屬學會軋鋼分會金屬制品學術委員會:全國金屬制品信息網,2012:4.

[3]袁江. 酸度敏感聚合物纖維的制備及表征[D].西南交通大學,2015.

[4]鄒樹良,李昌令.鋼絲繩用黃麻和劍麻繩芯浸油的改進[J].金屬制品,2014,40(06):51-53.