GBC Scientific Equipment de México

1 - Introducción

La determinación de los niveles de zinc, cobalto, plomo, manganeso y silicio en el caucho es una práctica común para los fabricantes de caucho. Sin embargo, las variaciones en la composición de la matriz presentan al analista varios caminos a seguir en el desarrollo del método.
La naturaleza de la matriz de caucho depende de la muestra. El látex natural, los cauchos sintéticos en bruto y los cauchos vulcanizados requieren diferentes procedimientos de disolución.
El método ASTM D4004-82 describe los procedimientos de incineración y disolución para varias clases de caucho. Los criterios que determinan la elección del método incluyen la presencia de halógenos o cargas de silicona (a menudo caolín) y si el caucho es natural o sintético.
El procedimiento elegido para este análisis fue el Método B. Este método supone la presencia de carga de silicio, pero no de halógeno. Se analizó una muestra en busca de zinc y una segunda muestra en busca de silicio, cobalto y zinc.

Experimentación

Instrumentación

Para todas las mediciones se utilizó el Espectrofotómetro de Absorción Atómica GBC. Este instrumento permite la calibración directa en el modo de adiciones estándar utilizando una regresión de mínimos cuadrados y proporciona una salida de los gráficos de calibración de adiciones estándar. También tiene la capacidad de mostrar la desviación más grande de la línea ajustada de la muestra para alertar al analista sobre una curvatura de calibración o una preparación estándar defectuosa. El modo de calibración normal permite la lectura directa de la concentración después de la interpolación de una curva de calibración. Las condiciones instrumentales utilizadas se muestran en la Tabla 1.

La determinación de silicio se llevó a cabo en flama de óxido nitroso-acetileno con una tasa de absorción de muestra reducida. El cobalto y el zinc se determinaron utilizando una flama de aire y acetileno con la máxima tasa de absorción de muestra.

Tabla 1: Condiciones de operación

Elemento	Background Correction	Longitud de onda	Ancho de Banda	Corriente de LCH
Si	On	251.6 nm	0.2 nm	15 mA
Co	On	240.7 nm	0.2 nm	6 mA
Zn	On	213.9 nm	0.5 nm	5 mA

Preparación de la muestra

Aproximadamente 1 g de caucho triturado se colocó en un crisol de níquel de 50 cm3 y se dejó en un horno de mufla a 250°C durante 30 minutos. Luego se elevó la temperatura a 550°C ± 25°C durante cuatro horas y se dejó enfriar una vez que se completó la incineración. Se añadieron al crisol 2 g de una mezcla 1:1 de Na2O2:NaOH y el contenido se fusionó usando un mechero Bunsen. Se usó HCl 6 M para lavar el crisol y los lavados se transfirieron a un matraz volumétrico de 250 ml. El matraz aforado se llenó hasta la marca con agua destilada. Para la determinación de zinc, se necesitó otra dilución 1 en 50 para llevar la muestra al rango de trabajo normal.

NOTA: El método ASTM recomienda una fusión 1:3, Na2B4O7:Na2CO3. Esto se modificó porque el peróxido es un oxidante más potente con una temperatura de fusión más baja.

Tabla 2: Especificaciones del fabricante

Elemento	Muestra 1	Muestra 2
Si	/	menor que 10%
Co	/	0.1%
Zn	aprox. 1%	1%

Resultados

Se usaron curvas de calibración normales de tres estándares para determinar el zinc en la Muestra 1 y el silicio, cobalto y zinc en la Muestra 2. El zinc también se determinó en ambas muestras usando el método de adiciones de estándares. La Figura 1 muestra una impresión completa de los resultados y el gráfico de adiciones estándar para la Muestra 2. La concentración medida de 1,00 mg/L en la muestra digerida fue equivalente al 1,20 % de zinc en el caucho sólido. Los resultados de todas las mediciones se resumen en la Tabla 3. La excelente concordancia entre los resultados de la calibración normal y el método de adiciones estándar para zinc confirma la ausencia de interferencia en la matriz.

Tabla 3: Resultados

Elemento	Método de Calibración	Muestra 1	Muestra 2
Si	Normal Calibration	/	2.24%
Co	Normal Calibration	/	0.088%
Zn	Normal Calibration	1.04%	1.21%
Zn	Standard Additions	1.00%	1.20%

Detalles de Estándares
Total Volume (μL)	25.00
Sample Volume (μL)	1.000
Number of Additions	2
Standard Volume (μL)	0.500
Standard Concentration	10.00

Calibration
Standard/Blank	Reading 1	Reading 2	Reading 3	Mean	RSD (%)
Blank 1	0.021	0.015	0.016	0.018	-
Sample	0.052	0.050	0.048	0.050	4.04
Blank 2	0.005	0.005	0.002	0.004	-
Addition 1	0.201	0.201	0.197	0.199	1.16
Blank 3	-0.010	-0.009	-0.012	-0.010	-
Addition 2	0.348	0.344	0.0350	0.0347	0.94
Sample Concentration: 1.000 Largest Deviation: 0.4%

Figura 1: Resultados de las adiciones estándar para zinc en la muestra 2

Conclusión

El método utilizado para analizar el silicio, el cobalto y el zinc en el caucho resultó exitoso, con una buena verificación de los resultados mediante el método de adiciones estándar. La fusión de borohidruro de sodio recomendada por ASTM proporciona resultados adecuados, pero la fusión de peróxido proporciona mayor eficiencia y velocidad.

Referencias: