红外光谱法测定苯乙烯—异戊二烯共聚物中苯乙烯单元含量

韦杜

摘 要：在相关领域中，苯乙烯—异戊二烯共聚物有着十分重要的应用价值，相较于苯乙烯，苯乙烯—异戊二烯共聚物不仅具有性能良好的优势;与此同时，和异戊二烯共聚的方式还有效解决了苯乙烯脆性大、抗冲击强度低、耐试剂性能差等问题。为了进一步明确苯乙烯—异戊二烯共聚物的结构，以便更快的确定HS编码、更好的扩大生产，使其在日常生活中得到更加广泛的应用。文章对红外光谱法测定苯乙烯—异戊二烯共聚物中苯乙烯单元含量进行了研究，结果发现该方法是快速、准确分析乙烯—异戊二烯共聚物中苯乙烯单元含量的有效途径，值得推广应用。

关键词：红外光谱法;苯乙烯—异戊二烯共聚物;含量

在日常应用中，苯乙烯—异戊二烯主要用于粘合、密封领域，作为一种性能稳定的热塑性弹性体，苯乙烯—异戊二烯具有电绝缘性能好、透明性优良、耐冲击、耐高温等众多优势。然而异戊二烯目前在我国的供应量还较少，因此，苯乙烯—异戊二烯的生产仍然较为依赖进口，在进口异戊二烯时，需要利用核磁共振对苯乙烯—异戊二烯中苯乙烯的单元含量进行测定，而过于复杂的检测过程和过于高昂的检测费用，使得一般实验室难以承受。

1 实验

1.1 实验仪器与样品

本次实验所采用的傅立叶变换红外光谱仪来自美国Thermo公司，型号为Nicolet6700，在具体的检测开始前，对仪器的参数进行针对性设置，本次试验中，该台傅立叶变换红外光谱仪的扫描次数设定为32，波数范围设置在4000-400cm-1之间，分辨率为4cm-1。参数设定完毕之后进行背景采集，然后进行样品采集。选择CAL9500型通用制膜仪（美国Thermo公司），YP-2型压片机（上海山岳科学仪器有限公司），DMX500型核磁共振波谱仪（德国Bruker公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 制备样品膜、建立标准曲线

根据具体的实验要求，将0.025-0.05g的不同苯乙烯含量苯乙烯的苯乙烯—异戊二烯共聚物放置在铝箔中间，使其位于铝箔中间位置，与此同时，利用规格为0.1mm的模具对铝箔中的苯乙烯—异戊二烯共聚物加热，当温度达到120℃后停止加热并开始加压处理，使其在20MPa条件下维持10s后取出冷却，当铝箔中的苯乙烯—异戊二烯恢复室温后，将样品膜取出等待检测。

样品膜制备完毕后，建立不同苯乙烯含量的苯乙烯—异戊二烯的标准曲线，将成膜的样品防止到红外光谱仪中，采集各个样品的红外图谱。完整记录样品700cm-1和2726cm-1谱带的面积，并分别标记为为A700、A2726;之后设置坐标并建立标准曲线，纵坐标为苯乙烯的单元含量，横坐标为A700/A2726的比值;最后，利用标准曲线与红外光谱仪所测得的A700/A2726值计算各个样品膜中苯乙烯的单元含量。

1.2.2 核磁共振检测

为了确定红外光谱检测的有效性，同时对各个样品进行核磁共振检测，在进行检测的过程中，取适量样品置于25℃的室温之中，选择氘代四氯乙烷作为检测溶剂，设置检测频率，将共振频率设置为500.13MHz、谱宽设置为7507Hz、90度脉冲宽度设置为11.20μs，参数设置完毕之后，分别在3s和延迟15s的条件下获取样品的1HNMR谱图。

2 结果

2.1 制膜条件

本次试验中，对样品进行热压膜处理时，温度分別为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃，研究发现，当热压膜的温度在120℃以下时，有较大的概率出现样品膜厚薄不均的情况，且谱带面积的比值的重复性基本难以有效满足实验要求;当热压膜的温度在140℃以上时，将会导致样品与铝箔之间出现严重粘连，无法将二者完整剥离。鉴于此，本次研究以120℃为制膜温度，该温度下，所测得的样品膜的厚度分别为0.015mm、0.025mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm。经过实验可知，在对样品开展定性分析和定量分析时，厚度为0.1mm、0.25mm的样品膜效果最佳，能够明显吸收谱带并最大限度的排除仪器噪音对基线的影响。

2.2 标准曲线的绘制与添加剂的干扰

在制定苯乙烯—异戊二烯标准曲线时，以已知苯乙烯单元含量苯乙烯—异戊二烯为依据，本次试验中，标准曲线方程如下：Y=1.6446X+0.6329，相关系数为0.9991。

由于高温状态下的苯乙烯—异戊二烯较为粘稠，因此通常会在其表明涂抹适量滑石粉以达到避免造粒时粒子表面粘连的目的，而滑石粉的含量因为通常均较低，且无法在700cm-1和2726cm-1处被吸收，因此可以排除其对测量结果形成的干扰。

2.3 两种检测方式检测结果的比较

以核磁共振法所检测到的苯乙烯单元含量为基准，按照以下公式近似计算苯乙烯单元和异戊二烯单元的摩尔比。

式中：nS/nI为摩尔比;Sδ0.5-1.8为1HNMR谱图上化学位移0.5-1.8的积分面积;Sδ3.8-4.8为1HNMR谱图上化学位移3.8-4.8的积分面积。根据摩尔比计算得到的苯乙烯单元含量，进行进一步的红外光谱定量检测，与核磁共振法结果比较可知，两种检测方式的偏差始终在2%以内，因此可以认为红外光谱定量检测苯乙烯—异戊二烯中的苯乙烯单元含量具有较高的准确性。

3 结论

综上所述，红外光谱法测定苯乙烯—异戊二烯共聚物中聚合苯乙烯单元含量是切实可行的，能够实现对共聚物的快速定性、定量检测。

参考文献：

[1]金樱华，顾中怡，沈劼.红外光谱法测定苯乙烯—异戊二烯共聚物中苯乙烯单元含量[J].环境化学，2014，33（7）：1247-1249.