紅外光譜法測定苯乙烯—異戊二烯共聚物中苯乙烯單元含量

韋杜

摘 要：在相關(guān)領(lǐng)域中，苯乙烯—異戊二烯共聚物有著十分重要的應(yīng)用價值，相較于苯乙烯，苯乙烯—異戊二烯共聚物不僅具有性能良好的優(yōu)勢;與此同時，和異戊二烯共聚的方式還有效解決了苯乙烯脆性大、抗沖擊強度低、耐試劑性能差等問題。為了進一步明確苯乙烯—異戊二烯共聚物的結(jié)構(gòu)，以便更快的確定HS編碼、更好的擴大生產(chǎn)，使其在日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用。文章對紅外光譜法測定苯乙烯—異戊二烯共聚物中苯乙烯單元含量進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法是快速、準確分析乙烯—異戊二烯共聚物中苯乙烯單元含量的有效途徑，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外光譜法;苯乙烯—異戊二烯共聚物;含量

在日常應(yīng)用中，苯乙烯—異戊二烯主要用于粘合、密封領(lǐng)域，作為一種性能穩(wěn)定的熱塑性彈性體，苯乙烯—異戊二烯具有電絕緣性能好、透明性優(yōu)良、耐沖擊、耐高溫等眾多優(yōu)勢。然而異戊二烯目前在我國的供應(yīng)量還較少，因此，苯乙烯—異戊二烯的生產(chǎn)仍然較為依賴進口，在進口異戊二烯時，需要利用核磁共振對苯乙烯—異戊二烯中苯乙烯的單元含量進行測定，而過于復(fù)雜的檢測過程和過于高昂的檢測費用，使得一般實驗室難以承受。

1 實驗

1.1 實驗儀器與樣品

本次實驗所采用的傅立葉變換紅外光譜儀來自美國Thermo公司，型號為Nicolet6700，在具體的檢測開始前，對儀器的參數(shù)進行針對性設(shè)置，本次試驗中，該臺傅立葉變換紅外光譜儀的掃描次數(shù)設(shè)定為32，波數(shù)范圍設(shè)置在4000-400cm-1之間，分辨率為4cm-1。參數(shù)設(shè)定完畢之后進行背景采集，然后進行樣品采集。選擇CAL9500型通用制膜儀（美國Thermo公司），YP-2型壓片機（上海山岳科學(xué)儀器有限公司），DMX500型核磁共振波譜儀（德國Bruker公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備樣品膜、建立標準曲線

根據(jù)具體的實驗要求，將0.025-0.05g的不同苯乙烯含量苯乙烯的苯乙烯—異戊二烯共聚物放置在鋁箔中間，使其位于鋁箔中間位置，與此同時，利用規(guī)格為0.1mm的模具對鋁箔中的苯乙烯—異戊二烯共聚物加熱，當溫度達到120℃后停止加熱并開始加壓處理，使其在20MPa條件下維持10s后取出冷卻，當鋁箔中的苯乙烯—異戊二烯恢復(fù)室溫后，將樣品膜取出等待檢測。

樣品膜制備完畢后，建立不同苯乙烯含量的苯乙烯—異戊二烯的標準曲線，將成膜的樣品防止到紅外光譜儀中，采集各個樣品的紅外圖譜。完整記錄樣品700cm-1和2726cm-1譜帶的面積，并分別標記為為A700、A2726;之后設(shè)置坐標并建立標準曲線，縱坐標為苯乙烯的單元含量，橫坐標為A700/A2726的比值;最后，利用標準曲線與紅外光譜儀所測得的A700/A2726值計算各個樣品膜中苯乙烯的單元含量。

1.2.2 核磁共振檢測

為了確定紅外光譜檢測的有效性，同時對各個樣品進行核磁共振檢測，在進行檢測的過程中，取適量樣品置于25℃的室溫之中，選擇氘代四氯乙烷作為檢測溶劑，設(shè)置檢測頻率，將共振頻率設(shè)置為500.13MHz、譜寬設(shè)置為7507Hz、90度脈沖寬度設(shè)置為11.20μs，參數(shù)設(shè)置完畢之后，分別在3s和延遲15s的條件下獲取樣品的1HNMR譜圖。

2 結(jié)果

2.1 制膜條件

本次試驗中，對樣品進行熱壓膜處理時，溫度分別為80℃、100℃、120℃、140℃、160℃，研究發(fā)現(xiàn)，當熱壓膜的溫度在120℃以下時，有較大的概率出現(xiàn)樣品膜厚薄不均的情況，且譜帶面積的比值的重復(fù)性基本難以有效滿足實驗要求;當熱壓膜的溫度在140℃以上時，將會導(dǎo)致樣品與鋁箔之間出現(xiàn)嚴重粘連，無法將二者完整剝離。鑒于此，本次研究以120℃為制膜溫度，該溫度下，所測得的樣品膜的厚度分別為0.015mm、0.025mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm。經(jīng)過實驗可知，在對樣品開展定性分析和定量分析時，厚度為0.1mm、0.25mm的樣品膜效果最佳，能夠明顯吸收譜帶并最大限度的排除儀器噪音對基線的影響。

2.2 標準曲線的繪制與添加劑的干擾

在制定苯乙烯—異戊二烯標準曲線時，以已知苯乙烯單元含量苯乙烯—異戊二烯為依據(jù)，本次試驗中，標準曲線方程如下：Y=1.6446X+0.6329，相關(guān)系數(shù)為0.9991。

由于高溫狀態(tài)下的苯乙烯—異戊二烯較為粘稠，因此通常會在其表明涂抹適量滑石粉以達到避免造粒時粒子表面粘連的目的，而滑石粉的含量因為通常均較低，且無法在700cm-1和2726cm-1處被吸收，因此可以排除其對測量結(jié)果形成的干擾。

2.3 兩種檢測方式檢測結(jié)果的比較

以核磁共振法所檢測到的苯乙烯單元含量為基準，按照以下公式近似計算苯乙烯單元和異戊二烯單元的摩爾比。

式中：nS/nI為摩爾比;Sδ0.5-1.8為1HNMR譜圖上化學(xué)位移0.5-1.8的積分面積;Sδ3.8-4.8為1HNMR譜圖上化學(xué)位移3.8-4.8的積分面積。根據(jù)摩爾比計算得到的苯乙烯單元含量，進行進一步的紅外光譜定量檢測，與核磁共振法結(jié)果比較可知，兩種檢測方式的偏差始終在2%以內(nèi)，因此可以認為紅外光譜定量檢測苯乙烯—異戊二烯中的苯乙烯單元含量具有較高的準確性。

3 結(jié)論

綜上所述，紅外光譜法測定苯乙烯—異戊二烯共聚物中聚合苯乙烯單元含量是切實可行的，能夠?qū)崿F(xiàn)對共聚物的快速定性、定量檢測。

參考文獻：

[1]金櫻華，顧中怡，沈劼.紅外光譜法測定苯乙烯—異戊二烯共聚物中苯乙烯單元含量[J].環(huán)境化學(xué)，2014，33（7）：1247-1249.