橡膠成分分析

1、橡膠成分分析微譜分析指通過(guò)微觀譜圖（氣相色譜、液相色譜、熱譜、能譜、核磁共振譜等）對(duì)產(chǎn)品所含有的成分進(jìn)行定性和定量的一種配方分析方法。配方分析在日本，歐美應(yīng)用比較廣泛，而在國(guó)內(nèi)，目前處于起步階段。該技術(shù)甚至是很多國(guó)家的成長(zhǎng)途徑。二戰(zhàn)之后的日本，就走的引進(jìn)技術(shù)，分析還原，消化吸收，然后技術(shù)創(chuàng)新的道路。韓國(guó)等國(guó)家也是如此，從歐美獲取技術(shù)，學(xué)習(xí)，實(shí)踐，趕超。一、介紹橡膠成分分析主要采用“微譜分析技術(shù)”（即通過(guò)微觀譜圖對(duì)未知成分進(jìn)行分析的技術(shù)方法）。即通常所說(shuō)的成分分析，成分分析等。詳情可查詢(xún)：二、橡膠成分分析作用橡膠成分分析的作用非常廣泛，在質(zhì)量控制，產(chǎn)品失效分析，成分分析，產(chǎn)品改進(jìn)等方面都可以用得

2、到。今年來(lái)，因?yàn)椤拔⒆V分析”技術(shù)的引入，橡膠成分分析的作用被發(fā)掘的更為深入，最早的檢測(cè)主要以驗(yàn)證為目的，現(xiàn)今以了解成分，優(yōu)化改進(jìn)產(chǎn)品為主流方向。作用大致可以分為以下幾類(lèi)：1、產(chǎn)品出問(wèn)題，分析成分，了解問(wèn)題根源，便于改進(jìn)2、分析新產(chǎn)品成分，還原配方，便于模仿生產(chǎn)3、對(duì)比先進(jìn)產(chǎn)品和自身產(chǎn)品成分，尋求改進(jìn)4、驗(yàn)證產(chǎn)品中是否含有某種物質(zhì)三、橡膠成分分析案例橡膠成分復(fù)雜，在對(duì)其成分進(jìn)行分析時(shí)往往需要多種方法和手段相結(jié)合，但因這些方法操作復(fù)雜、分析時(shí)間長(zhǎng)或分析成本較高，使方法的應(yīng)用受到限制。航空橡膠密封材料的膠種、有機(jī)助劑、無(wú)機(jī)灰分成分進(jìn)行了分析，方法經(jīng)濟(jì)快速、分析結(jié)果可靠。1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要儀器與試劑

3、紅外光譜儀：Magna-IRTM750型，美國(guó)Nico.1et公司：橡膠提取器：自制；電子天平：感量0.000g,瑞士MettlerToledo公司：某航空橡膠密封材料：5718工廠；氯仿丙酮、正己烷、苯、甲苯、無(wú)水乙醇：分析純，煙臺(tái)市雙雙化工有限公司。樣品處理與制備(1)有機(jī)助劑的提取取剪碎的橡膠樣品3g,用濾紙包好，用氯仿一丙酮作為溶劑，在橡膠抽取器中抽取46h,然后將膠料在紅外燈下烘干備用，抽取液在60c以下的水浴中濃縮至約2InL,備用。(2)層析柱法分離有機(jī)助劑用直徑1cm的層析柱，以中性三氧化鋁為填充劑濕法制備長(zhǎng)約20cm的層析柱，淋洗劑按照正己烷、正己烷一甲苯(體積比1:1)、苯

4、、苯一無(wú)水乙醇(體積比為l:1)、無(wú)水乙醇的順序加入，收集淋洗液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至約1mL,備用。(3)膠種試樣制備取(1)中用氯仿一丙酮抽提過(guò)的干燥橡膠顆粒約0.5g,放入小玻璃試管底部，然后于酒精燈的高溫火焰上加熱裂解，備用。(4)無(wú)機(jī)灰分試樣制備取剪碎的橡膠樣品3g,放入氮?dú)饬鳌⒖諝庵懈邷刈茻?，得到無(wú)機(jī)灰分，用電子天平對(duì)灰分進(jìn)行稱(chēng)量。組分分析實(shí)驗(yàn)(1)膠種分析將膠種裂解液均勻涂膜于KBr鹽片上，在紅外燈下烘干水氣后，進(jìn)行紅外光譜分析。(2)有機(jī)助劑分析將上述層析柱分離的各部分濃縮液均勻涂膜于KBr鹽片上，在紅外燈下緩緩揮發(fā)掉溶劑，分別進(jìn)行紅外光譜分析。(3)無(wú)機(jī)灰分分析取少量高溫灼燒后

5、灰分與KBr壓片，進(jìn)行紅外光譜分析。2結(jié)果與討論1膠種確定用紅外光譜法鑒定膠種是一種較常用的方法。橡膠制品由于高度交聯(lián)，很難溶解和熔融，紅外光譜分析最方便的制樣方法是裂解制樣法。采用裂解法制樣，樣品中的有機(jī)助劑會(huì)干擾膠種分析，一般要用丙酮或氯仿.丙酮抽提大部分有機(jī)助劑再裂解制樣。采用氯仿一丙酮抽取后該航空密封橡膠裂解液的紅外光譜圖如圖l所示。40003000200010001圖I氯仿丙酮提取后橡膠裂解液的紅外光譜圖圖1中吸收峰2964.10、2915.89cm-1為飽和姓CH伸縮振動(dòng)吸收峰，表明該橡膠結(jié)構(gòu)中含有CH3;1411.66、1261.24cm-1分別為Si(CH3)2面內(nèi)和面外變角振

6、動(dòng)的吸收峰，804.18cm-1和696.19cmd分別為Si(CH3)2非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)的吸收峰，表明該橡膠結(jié)構(gòu)中含有Si(CH3)2;1078.80cm1為線性硅氧烷的吸收峰，表明橡膠結(jié)構(gòu)中含有長(zhǎng)鏈線性硅氧烷。綜上分析，該紅外光譜具有硫化甲基硅橡膠的特征，經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照后確認(rèn)該膠種為硫化甲基硅橡膠。有機(jī)助劑鑒定膠料中的有機(jī)助劑大部分溶于氯仿、丙酮中，可用合適的溶劑將膠料溶脹后將其中的有機(jī)助劑提取出來(lái)。用紅外光譜法難以直接分析提取出來(lái)的有機(jī)助劑的混合溶液，需要將混合物分離成單一組分或者簡(jiǎn)單組分，才能進(jìn)行分。實(shí)驗(yàn)采用層析柱法分離有機(jī)助劑混合液，分離后淋洗液的紅外光譜如圖2所示。皿3000

7、20001000圖2橡皎中提取出來(lái)的有機(jī)助劑的紅外光譜圖圖2中吸收峰2954.29、2922.51、2872.30cmi為飽和姓c_H伸縮振動(dòng)吸收峰，表明化合物含有CH3、CH21724.43cmt為具有共腕結(jié)構(gòu)的酯跋基的吸收峰，表明該化合物含有共腕結(jié)構(gòu)的酯跋基；745.16cm1為具有4個(gè)鄰接H的苯環(huán)的吸收峰，1479.21cm。1為苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰，表明該化合物含有苯環(huán)，且苯環(huán)上的取代方式為鄰一二取代。綜上分析，該譜圖具有鄰苯二甲酸烷基酯的特征，經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì)，可確定是鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)。DOP是應(yīng)用最廣泛的主增塑劑和耐寒齊L該航空密封材料的性能指標(biāo)有耐寒要求。無(wú)機(jī)助劑鑒定橡膠

8、的無(wú)機(jī)助劑主要是一些氧化物和無(wú)機(jī)鹽，高溫灰化除去有機(jī)物和炭黑后，可得到相應(yīng)的無(wú)機(jī)鹽或氧化物，通過(guò)測(cè)定灰分中的成分可推測(cè)出橡膠中無(wú)機(jī)助劑的成分。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鹽酸不溶殘?jiān)眉t外光譜法分析可以較方便地分辨出橡膠常用的無(wú)機(jī)助劑硫酸鋼、硫酸鈣、鈦白粉和多種硅酸鹽。樣品灰化后高溫時(shí)觀察，外觀成黃色，溫度下降后恢復(fù)成白色。則可判定樣品中含有ZnO。ZnO是硫化甲基硅橡膠常用的活化劑、硫化劑和無(wú)機(jī)促進(jìn)劑。將剩余的鹽酸不溶物反復(fù)用水洗至中性后，在烘箱中烘干，用KBr壓片進(jìn)行紅外光譜分析，如圖3所示。圖3中吸收峰1164.81、1120.46cm-1分別為硫酸根離子非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)的吸收峰，910.25cm

9、-1和678.83cm-1分別為硫酸根離子面外和面內(nèi)變角振動(dòng)的吸收峰，因此可判斷該無(wú)機(jī)物為硫酸鹽，與已知樣品譜圖對(duì)照確認(rèn)為硫酸鈣。對(duì)無(wú)機(jī)灰分進(jìn)行稱(chēng)量，質(zhì)量為0.12g,則無(wú)機(jī)助劑含量為：0.12/3=4%。300020001000圖3樣品灰分中鹽酸不溶物的紅外光譜圖(1)經(jīng)紅外光譜分析得知，該航空橡膠密封材料的膠種主要是硫化甲基硅橡膠，有機(jī)助劑為鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),無(wú)機(jī)灰分含氧化鋅、硫酸鈣等，無(wú)機(jī)灰分含量為4%?？赡苡新z成分，如有機(jī)促進(jìn)劑中可能還含有老化劑、軟化劑等，由于含量小，不易檢出。(2)該方法經(jīng)濟(jì)快捷，易于操作，分析結(jié)果可靠，為航空橡膠密封材料的國(guó)產(chǎn)化提供了科學(xué)依據(jù)。三、成分分析可涉及到的領(lǐng)域立足于“微譜分析”的成分分析技術(shù)涉及領(lǐng)域非常廣泛，不僅僅包含橡膠領(lǐng)域。從大的方面來(lái)說(shuō)，塑料，橡膠，膠黏劑，涂料，油墨，金屬表面處理劑，金屬加工液，水處理助劑，建筑