氣相色譜技術在聚甲醛工業(yè)生產(chǎn)中的應用研究

【摘 要】本文簡要介紹了聚甲醛的特點、生產(chǎn)工藝、應用現(xiàn)狀，概括了氣相色譜技術在工業(yè)、科研領域及聚甲醛工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用現(xiàn)狀。

【關鍵詞】聚甲醛 氣相色譜 應用現(xiàn)狀

氣相色譜技術（GC）是利用有機化學中某些化合物具有易于揮發(fā)而不發(fā)生分解的特點，而對其進行分離與分析的技術。這一技術不僅可以測試某一特定化合物的純度，還可以對混合物中的各組分進行分離，同時還可以測定各組分的相對含量。在石油化學工業(yè)中大部分的原料和產(chǎn)品都可采用氣相色譜法來分析。本文對氣相色譜技術在聚甲醛工業(yè)生產(chǎn)中的應用進行概括綜述，對其在中間產(chǎn)物及雜質(zhì)分析中的應用起到一定理論指導意義。

1 聚甲醛生產(chǎn)工藝

1.1 聚甲醛的特點。聚甲醛具有良好的物理機械性能、耐化學品性，使用溫度范圍較廣，可在-40℃～100℃長期使用，具有密度高，結(jié)晶度較高、剛性大、自潤滑性能好、耐疲勞、耐摩擦、耐有機溶劑、成型加工簡單等突出優(yōu)點；此外，聚甲醛還耐反復沖擊、去載回復性優(yōu)、耐化學藥品性優(yōu)，固有絕緣性、吸振性、消音性好并且受濕度影響很小；并且其力學性能受溫度影響也比較小，熱變形溫度較高。聚甲醛主要分為兩大類：一類是以杜邦公司為代表的均聚甲醛，是三聚甲醛的均聚物。結(jié)構(gòu)如：CH3C-（CH2O）n-COCH3；另一類是以Hoechst-Celanese公司為代表的共聚甲醛，分子主鏈以（-CH2O-）鏈節(jié)為主，其間雜以少量的（-CH2CH2O-）或 （-C4H8O-）鏈節(jié)。

1.2 均聚甲醛的生產(chǎn)工藝。均聚甲醛的成功開發(fā)始于1959年美國杜邦公司。其生產(chǎn)工藝：以濃度為50%的甲醛為原料，原料甲醛中常含有大量水和其他雜質(zhì)，經(jīng)與異辛醇生反應生成乙基己基半水甲醛溶液，再經(jīng)過脫水、熱裂解得到純甲醛，然后在陽離子型催化劑，如三氟化硼乙醚絡合物的催化下，聚合成均聚甲醛。聚合料再經(jīng)過濾、分離及干燥后，用醋酐羥基酯化封端，最后得到熱穩(wěn)定的聚甲醛，然后加入抗氧的助劑，擠出造粒制得成品。

1.3 共聚甲醛的生產(chǎn)工藝。共聚甲醛的成功開發(fā)始于1960年美國Celanese公司。其生產(chǎn)工藝：以 65%的濃甲醛為原料，在硫酸催化劑的作用下合成三聚甲醛，提濃和溶劑苯萃取，得到精制的聚合級三聚甲醛與第二單體（環(huán)氧乙烷或二氧五環(huán)），二者在催化劑的作用下進行共聚反應生成粗聚合物，對該粗聚合物進行進一步的研磨及鈍化處理，接著與助劑摻混，最后擠出造粒制得共聚甲醛粒料。

2 聚甲醛應用現(xiàn)狀

基于上述聚甲醛諸多優(yōu)良特性，其在機械、電子、汽車及日用品等各個領域都有廣泛的應用。機械方面，聚甲醛可用來制造農(nóng)用手動噴霧器部件，播種機的連接和聯(lián)運部件，排灌水泵殼，進出水閥座以及接頭和套管等。還可用來制造紡織機中紡織綜絲，以其重量輕、對機器的損耗小、不會生銹、容易清洗等優(yōu)點成了鋼制綜絲的換代產(chǎn)品。電子電器方面，聚甲醛可用來制造電扳手外殼、煤鉆外殼及開關手柄等。汽車領域，聚甲醛可用于散熱器水管閥門、散熱器箱蓋及燃料油箱蓋等。

3 氣相色譜技術在科研及工業(yè)領域應用現(xiàn)狀

食品領域，吳惠勤等利用氣相色譜-質(zhì)譜技術對不同食品進行研究，建立了不同食品中21種鄰苯二甲酸酯的分析方法，并測定了華南地區(qū)不同食品和包裝材料中的鄰苯二甲酸酯含量，對保障食品安全具有重要意義。日化產(chǎn)品，戴京晶等建立了化妝品中5種防腐劑卡松、對羥基苯甲酸甲酯等的氣相色譜分析方法，分離效果好，抗干擾能力強且靈敏度高。農(nóng)殘分析方面，湯富彬等建立了茶葉中22種有機磷農(nóng)藥殘留量的氣相色譜分析方法。與傳統(tǒng)方法相比，提高了分析速度，簡化了操作步驟，并且節(jié)約了試劑，完全適用于茶葉中多種有機磷農(nóng)藥殘留量檢測。

4 氣相色譜技術在聚甲醛工業(yè)領域的應用

如前所述，均聚甲醛以甲醛水溶液為原料，原料中常含有大量水和其他雜質(zhì)，如甲醇、甲縮醛、甲酸甲酯、二聚甲醛、甲酸、二甲醚等，這些不良雜質(zhì)會對聚合反應產(chǎn)生不同程度的影響。此外工藝生產(chǎn)過程中還會產(chǎn)生二氧五環(huán)、三聚甲醛等中間產(chǎn)物，這些物質(zhì)的產(chǎn)率對最終聚合產(chǎn)物的產(chǎn)量具有重要作用。因而探索這些雜質(zhì)及中間產(chǎn)物的分析方法，對研究反應條件對聚合反應的影響、改進合成工藝條件、確定三聚甲醛質(zhì)量控制指標均有重要的意義。

但是現(xiàn)階段聚甲醛的生產(chǎn)工藝中雜質(zhì)及中間產(chǎn)物的鑒定分析多采用化學分析法，耗時長、效率低，且人為誤差較大。而氣相色譜技術不僅能簡便迅速的分析出各種巳知雜質(zhì)，又能對這些雜質(zhì)及中間產(chǎn)物進行準確定量。牟艷春等建立了快速測定高純度三聚甲醛中微量甲醇、苯、甲縮醛等有機雜質(zhì)的氣相色譜分析方法，符合對聚合后處理工段生產(chǎn)控制和聚甲醛生產(chǎn)污水中微量有機物雜質(zhì)測定的要求。張勤等利用催化裂解-氣相色譜/質(zhì)譜分析技術（CP-GC/Ms），對聚甲醛及共聚甲醛進行鏈結(jié)構(gòu)分析及裂解機理的探討，得出了均聚與共聚的區(qū)別并對裂解機理進行了探討，有助于產(chǎn)品性能的提高。黃聯(lián)捷等對三聚甲醛及其主要雜質(zhì)的分離和定量分析進行了探索。經(jīng)過條件試驗，使三聚甲醛和20多個雜質(zhì)得到良好分離，并對其中的主要雜質(zhì)進行了定量測定，對聚甲醛聚合反應和產(chǎn)品質(zhì)量控制具有重要指導意義。

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