紅外光譜法測定異戊橡膠中3，4鏈節(jié)的含量

2020-04-01 02:16:30

分析儀器 2020年1期

(新疆獨山子石化公司研究院，獨山子 833699)

異戊橡膠通常是指順式1，4-聚異戊二烯(簡稱IR)，具有與天然橡膠(NR)相似的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，具有良好的原膠強度、基本黏性、老化性能和回彈性能。異戊二烯橡膠是天然橡膠的最佳替代品，可以大量地使用于輪胎、醫(yī)療、食品、日用橡膠制品和運動器材等。尤其是輪胎行業(yè)，用異戊二烯橡膠替代20%天然橡膠，用于制造的輪胎生熱低、耐磨性和耐寒性均優(yōu)于NR，國外70%～80%的取用于輪胎制造，另有10%～15%用于其他橡膠制品工業(yè)[1]。

異戊橡膠中順式1，4結(jié)構(gòu)含量越高，其規(guī)整度越高，相對分子量也越高，取向性高而凝膠含量低，隨著順式1，4結(jié)構(gòu)含量的增加，賦予聚合物與天然橡膠更加接近的性能，且質(zhì)量更均一、純度更高、更易軟化和混合，塑煉時間更短，混煉加工更加簡便，膨脹和收縮更小，有較好的擠出和壓延性。但異戊二烯橡膠不僅含有順式1，4結(jié)構(gòu)，還含有少量3，4鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，因此，可以通過準(zhǔn)確測定異戊二烯橡膠中3，4鏈節(jié)結(jié)構(gòu)的含量，來間接測定出順式1，4結(jié)構(gòu)含量。本實驗用紅外光譜法測定異戊橡膠中3，4鏈節(jié)含量，具有測量速度快，操作簡便，樣品用量少，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點[2，3]。

1 實驗部分

1.1 儀器及標(biāo)樣

儀器：美國熱電公司6700型傅立葉變換紅外光譜儀。

標(biāo)樣：俄羅斯產(chǎn)，3，4鏈節(jié)百分含量分別為0.8%、1.4%、2.0%、3.1%、4.0%。

1.2 樣品來源及制備

樣品：選用合成橡膠所課題組提供俄羅斯產(chǎn)的異戊橡膠樣品SKI-5、CKⅡ-5PM。

制備：將樣品置于稱量瓶中，倒入2mL環(huán)已烷溶解，制成異戊二烯橡膠溶液，涂于Kbr窗片成一層薄膜。

1.3 材料及試劑

試劑：環(huán)已烷(分析純)；

材料：稱量瓶。

1.4 實驗方法與數(shù)據(jù)處理

將涂有樣品Kbr窗片放入紅外光譜儀的樣品池，采集1600cm-1～600cm-1范圍內(nèi)和光譜信號，以1375 cm-1、888 cm-1兩個特征峰的吸光度之比作為異戊橡膠3，4鏈節(jié)含量的測定參數(shù)，計算出3，4鏈節(jié)含量值。

紅外光譜儀分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為32，掃描范圍為1600cm-1～600cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 異戊橡膠中3，4鏈節(jié)特征吸收峰的確定

將異戊橡膠樣品溶于環(huán)已烷中做出紅外光譜圖(圖1)，從譜圖中可以看出，888cm-1處為少量3，4-聚異戊二烯的亞乙烯基的C-H面外變形振動(圖2)，在1375cm-1處有一強的吸收峰為CH3的變形振動(圖3)，這兩處特征吸收峰強度隨著3，4鏈節(jié)含量的增加而加強，因此，選定888cm-1和1375cm-1兩處為測定3，4鏈節(jié)含量的特征峰，且這兩處吸收峰的吸光度之比值與3，4鏈節(jié)含量符合朗伯-比爾定律[4]。

圖1 異戊橡膠的紅外光譜圖橫坐標(biāo)：波數(shù)cm-1；縱坐標(biāo)：透過率%。圖2、3相同

圖2 不同含量異戊橡膠波數(shù)為888cm-1的紅外譜圖

圖3 不同含量異戊橡膠波數(shù)為1375cm-1的紅外譜圖

2.2 用峰高法計算吸光度

使用校正峰高法，未校正峰高法分別測定同一膜厚下的標(biāo)準(zhǔn)樣片，重復(fù)測定5次，得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.5%，1.2%，使用校正峰高法得到的測試重復(fù)性結(jié)果更好。

2.3 校正曲線的建立

根據(jù)上面確定的紅外測定條件，取聚異二烯橡膠中3，4鏈節(jié)含量分別為0.8%，1.4%，2.0%，3.1%，4.0%的標(biāo)準(zhǔn)樣品，放入稱量瓶中，加入2mL環(huán)已烷溶解。待完全溶解后，在溴化鉀窗片上涂膜，放入紅外儀中測定吸光度，吸收值由基線法求出，每個樣品至少測定5次，每個樣品膜不同角度測定3次，求其吸光度平均值(測定數(shù)據(jù)見表1)。