红外光谱法分析聚丙烯中橡胶相和橡胶相中乙烯含量

摘要：国产抗冲聚丙烯产品质量波动主要是由于冲击强度指标波动较大以及刚韧平衡性较差造成的，主要原因在于生产工艺的调整缺乏及时性、准确的分析测试数据。尤其是高性能抗冲聚丙烯的橡胶相含量已经成为了行业内非常注重的分析指标，通过现在国内外的各种数据验证，橡胶相含量的大小，关乎着样品的抗冲击性能，橡胶相含量越大、样品的抗冲击性能越强。所以该数据对于生产检测高性能聚烯烃产品十分重要。

关键词：红外光谱法;橡胶相含量;橡胶相中乙烯含量

1  前言

目前，聚丙烯二甲苯可溶物含量的测定采用GB/T 24282-2009《塑料 聚丙烯中二甲苯可溶物含量的测定》，该方法测定二甲苯可溶物的含量大约7小时测定一个数据，工作强度大，操作过程中长时间接触溶剂，对人身体健康造成了巨大的危害，且数据波动大，使国内大多数企业在开发抗冲聚丙烯牌号时无法通过常规测试数据对装置的工艺参数进行实时调整，造成所产抗冲聚丙烯性能波动大，过渡料多，不合格品率高;核磁共振法可快速测得未知样品二甲苯可溶物值，减轻了劳动强度，但测试结果受温度、湿度、聚合 物粒型、聚合物堆积密度影响较大，测试准确性较差。

本文通过收集工艺馏出口相关抗冲聚丙烯样品，用化学分析法测定其橡胶相含量，作为有准确数据的参考标准样品。采用红外光谱法，用傅里叶红外光谱仪分析其橡胶相中乙烯含量，以化学法分析的橡胶相含量为纵坐标，乙烯含量与峰高（720cm-1/736cm-1）之比为横坐标绘制曲线，制作模型，能够通过测定聚丙烯乙烯含量及峰高（720cm-1/736cm-1）之比直接计算聚丙烯中橡胶相含量。

2 实验部分

2.1主要仪器和试剂

2.1.1 红外光谱仪 型号：NICOLET6700

2.1.2 压片机 型号：LP-S-50/ASTM

2.1.3 測厚仪 VL-50A

2.1.4 二甲苯可溶物萃取装置

2.1.5 真空干燥箱 型号：VT6130 M-BL

2.1.6 移液管 A级，100mL、200mL。

2.1.7 恒温水浴锅 型号：JSQ1401A

2.1.8 铝盘、干燥器、分析天平、漏斗。

2.2实验试剂

2.2.1 二甲苯：分析纯。

2.2.2聚丙烯橡胶相含量参考标准样品的制备

2.3.收集烯烃工艺馏出口不同乙烯含量的抗冲聚丙烯样品15组，用红外光谱法分析其含量，测定结果如表1所示：

2.4制作参考标准样品

选择乙烯含量具有梯度的11组样品用GB/T 24282-2009方法进行平行2次测定取其平均值作为其橡胶相含量标准值，结果如表2所示：

2.5 模型的建立

选择上述11组样品用压片机制备成厚度190μm-220μm的圆片，采用红外光谱法，使用傅里叶红外光谱仪分析其乙烯含量，并记录各样品在波数为720cm-1、736cm-1时的峰高，并计算乙烯含量与波数为720cm-1、736cm-1时的峰高之比，其比值与对应的橡胶相含量的关系如表3。以橡胶相含量为纵坐标，以乙烯含量与波数为720cm-1、736cm-1时的峰高之比为横坐标制作数据曲线模型，如图1，曲线线性R2=0.986。

上述模型y=3.1216x+0.4974，R2=0.986，即用傅里叶红外光谱仪测定试样乙烯含量及在该样品在720cm-1与736cm-1的峰高比即可同上上述曲线计算其橡胶相含量。

2.6 模型的验证

用收集工艺馏出口6批次样品用上述建立模型进行试验并计算，6批次样品化学法分析结果与模型计算法结果进行比对，结果如表4所示：

由上述准确度试验可以得出化学法-红外光谱法分析聚丙烯橡胶相含量相对误差小于14%。2.7重复性试验

用上述建立模型对5批次试样分别平行测定6次，结果如表5所示：

由上述重复性试验可以得出该5组试样用红外光谱法分析聚丙烯中橡胶相含量的重复性均小于6%。

3  结论

采用GB/T 24282-2009《塑料 聚丙烯中二甲苯可溶物含量的测定》方法准确测定11批次呈梯度聚丙烯橡胶相含量，制作成为参考标准样品，并采用红外光谱法用傅里叶红外光谱仪分析其橡胶相中乙烯含量，以化学法分析的橡胶相含量为纵坐标，乙烯含量与峰高（720cm-1/736cm-1）之比为横坐标绘制曲线，制作模型，模型线性R2=0.986，验证该方法的准确度与重复性，准确度试验相对误差小于15.0%，重复性试验相对标准偏差小于6.0%。该方法避免了接触试剂造成身体伤害，能够分析聚丙烯中橡胶相含量及乙烯含量。

作者简介：

凌嘉俊，国家能源集团宁夏煤业公司煤制油化工质检计量中心，主要从事成品分析工作。