紅外光譜法鑒別LLDPE和HDPE

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司研究院資源評價研究所，獨山子833699)

1 前言

聚乙烯簡稱PE，是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯無臭、無毒、手感似蠟、具有優良的耐低溫性能、化學穩定性好、能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸)、常溫下不溶于一般溶劑、吸水性小、電絕緣性能優良。聚乙烯的性質岡品種而異，分子結構和密度決定了其性質。所以，根據結構和密度，聚乙烯的種類可以分為低密度聚乙烯、高壓聚乙烯(LDPE)；線形低密度聚乙烯(LLDPE)；高密度聚乙烯(HDPE)[1]。利用傅立葉紅外光譜儀對LLDPE和HDPE進行反復檢測分析，找出其紅外譜圖中存在的微小區別，用于快速簽定這兩種聚乙烯的依據[2]。

2 實驗部分

2.1 儀器

6700型傅立葉變換紅外光譜儀。

2.2 樣品來源與制備

樣品來源:石化公司生產的LLDPE和HDPE產品。

制備樣品: 在180℃、4MPa下壓制成膜。

2.3 實驗參數：

采集4000cm-1～400cm-1范圍內的光譜信號；分辨率：4cm-1；掃描次數：32次。

3 結果與討論

3.1 樣品制備厚度的確定

選擇LLDPE(7042)和HDPE(8920)，分別用紅外壓機制成D和E厚度，進行紅外譜圖掃描，其對比譜圖如圖1、圖2。

從聚乙烯紅外譜圖可知，2925cm-1、2857cm-1、1470cm-1、1380cm-1和720 cm-1吸收帶為-CH2-的振動，在圖1、圖2的紅外譜圖中，當LLDPE和HDPE樣品制樣厚度為D時，只有1370cm-1附近的吸收峰的透過率只達到了60%，吸收峰強度較弱，無法準確判斷1370cm-1附近的吸收峰的峰形，而當LLDPE和HDPE的樣品制樣厚度為E時，1370 cm-1附近的吸收峰比較明顯，透過率達到30%，可以清晰地看出這個位置吸收峰的峰形，通過上述兩圖中比較，最后選擇對樣品制樣時選擇用E厚度。

圖1 LLDPE7042D/E兩種厚度紅外譜圖橫坐標：波數cm-1；縱坐標：透過率%。圖2、3、4相同

圖2 HDPE7042D/E兩種厚度紅外譜圖

3.2 LLDPE和HDPE的紅外譜圖的區別

分別選擇LLDPE和HDPE的樣品，用熱壓法制成E厚度的樣品薄膜，對其進行紅外掃描，紅外譜圖如圖3、圖4。

從聚乙烯的紅外標準譜圖中已經確定2925cm-1、2857cm-1、1470cm-1、1380cm-1和720 cm-1吸收峰為-CH2-的振動，通過對圖3、圖4中LLDPE和HDPE的兩張紅外譜圖比較，可以很明顯發現，在2925cm-1、2857cm-1、1470cm-1吸收峰的位置中，LLDPE和HDPE并沒有差別，但是在1370 cm-1附近的吸收峰，HDPE紅外譜圖中，只有1367 cm-1一個尖銳的吸收峰，而LLDPE的紅外譜圖中，卻明顯存在有1367cm-1和1378 cm-1兩個吸收峰；在720 cm-1吸收峰位置，也可以明顯看出LLDPE和HDPE 的區別，LLDPE的紅外譜圖中，不僅可以看到720 cm-1吸收峰的存在，還可以檢測到770cm-1肩峰的存在，而在HDPE的紅外譜圖，只檢測到720 cm-1一個吸收峰，并沒有任何肩峰。因此通過1370cm-1和720cm-1兩個吸收峰位置的譜圖的差別，可以準確判斷出LLDPE和HDPE兩種樣品。

圖3 HDPE的紅外譜圖

圖4 LLDPE的紅外譜圖

4 結論

LLDPE和HDPE因聚合方式不同，結構不同，其性能有差異，用途也不同。LLDPE特別適用于制包裝薄膜，而HDPE具有較高的機械強度，可制造強度較高的制品，如電器零部件等。運用紅外光譜譜圖中LLDPE和HDPE的微小差別[2]，可以準確、快速區別出這兩種產品，且紅外檢測比較方便且用量極小，在現實生活和生產中具有很高的實用價值[3]。