傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜FTIR儀器在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用
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James R. Parker等人報道了一個相同類型的應(yīng)用。他們運(yùn)用光-聲傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜來定量地表征EVA（聚乙烯-醋酸乙烯酯），EPDM（三元乙丙橡膠），SBR（丁苯橡膠）和NBR（腈基丁二烯橡膠）等的性質(zhì)。這項用來分析混合物樣品的技術(shù)，需要首先得到炭黑填充材料的背景光譜。
美國材料協(xié)會D3900號標(biāo)準(zhǔn)提供了EPM（乙丙橡膠）和EPDM（三元乙丙橡膠）中乙烯單元個數(shù)的測定方法。熱重分析和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜聯(lián)合技術(shù)也被用來定量分析EVA（聚乙烯-醋酸乙烯酯）和NBR（腈基丁二烯橡膠）。
◆ 用FTIR確定橡膠加工油中碳原子的類型（CA，CP和CN）
橡膠工業(yè)中的橡膠加工油主要用的是礦物油。這種方法可以用來確定礦物油中碳原子的類型（芳香環(huán)上的碳原子，直鏈烷烴上的碳原子和環(huán)烷烴上的碳原子）。但是這種處理方法不適合含水的材料。紅外光譜記錄了1750cm-1到1500cm-1和859cm-1到600cm-1兩個區(qū)域的波長。
1600cm-1和720cm-1附近峰的強(qiáng)度可以分別用來計算芳香環(huán)碳原子和直鏈烷烴碳原子的含量。根據(jù)差值環(huán)烷烴上的碳原子也就確定了。但是如果礦物油中芳香環(huán)上碳原子含量超過20%，那么直鏈烷烴上碳原子就不能這樣直接來確定。因為鄰近720cm-1附近的峰可能會掩蓋掉720cm-1處的吸收峰。在這種情況下，需要用稀釋技術(shù)來分析碳原子類型。
樣品池的光路長度由以下方程來確定：
d=（n×10）/ [2×(w1-w2)]
當(dāng)中n指介于w1和w2波長之間光柵的個數(shù)。
如果出現(xiàn)沒有光柵的情況，要么是樣品池的窗口壞了，要么是兩束光不平行。經(jīng)過基線校正后可以得到相應(yīng)峰位置的吸光率：
CA=1.2+9.8×E
CP=29.9+6.6×E
E=A/c×d 這里A=吸光率，d=透過樣品池光路的長度，而c=濃度因子（當(dāng)是沒有稀釋的油時，c=1）
CN=100 - (CA+CP)
低于10%的結(jié)果都記錄到小數(shù)點(diǎn)后一位。
在油中芳香環(huán)含量比較高（20%）的情況下，需要加入直鏈烷烴的礦物油來稀釋，使芳香環(huán)含量降低為5%。
共混物的CP可由以下方程式來計算:
CP=CP（共混物）（s+d）- CP（稀釋液）d/s
S=共混物當(dāng)中樣品的質(zhì)量，d=共混物中稀釋液的質(zhì)量。
表1記錄的是一個典型的計算直鏈烷烴油中CA、CP、CN的例子，從表所示情況看，直鏈烷烴油中CA比較低。
表1、典型直鏈烷烴油中的CA、CP和CN
樣品池的光路長度 (d） 波長范圍：2271cm-1～491cm-1，光柵數(shù)：27 d=0.0758mm
CA值 峰位：1604.22cm-1，校正高度：0.0865吸光率（A），CA=12.4%
CP值 峰位：724.57cm-1，校正高度：0.3592吸光率（A），CP=61.2%
CN值 CN=（100-12.4-61.2）%=26.4%
橡膠微結(jié)構(gòu)的確定
印度標(biāo)準(zhǔn)IS10016，第4部分描述的是聚丁二烯橡膠微結(jié)構(gòu)確定的方法。
在溴化鉀（KBr）透明圓片上粘上幾滴聚丁二烯橡膠，制得統(tǒng)一的圓片。干燥15～20分鐘后，進(jìn)行測試，得到紅外光譜圖。在965cm-1，910cm-1和735cm-1處的吸收分別代表順式、乙烯式和反式吸收峰。
基線校正后，測得各個特征波長處的吸光率。三種組分的相對濃度由以下方程式給出：
CC=1×735cm-1處反式吸收峰的吸光率
CT=0.118×965cm-1處順式吸收峰的吸光率
CV=0.164×910cm-1處乙烯式吸收峰的吸光率
CX的質(zhì)量百分比=CX×100/（CC+CT+CV）
表2所示為一個計算聚丁二烯橡膠（BR）微結(jié)構(gòu)的典型例子。
表2、聚丁二烯橡膠中的CC、CT和CV
CC值 峰位：739.07cm-1，校正高度：0.6246吸光率（A），CA=0.6246
CT值 峰位：967.43cm-1，校正高度：0.0269吸光率（A），CT=0.0032
CV值 峰位：912.40cm-1，校正高度：0.0498吸光率（A），CT=0.0082
Cis占總量% Cis 98.22%
國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定的21561號標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了溶液聚合得到的丁苯橡膠中丁二烯微結(jié)構(gòu)以及苯乙烯含量的確定，它以一維核磁共振氫譜為絕對方法，紅外光譜為相對方法。有文獻(xiàn)報道了丁基合成橡膠和鹵代丁基合成橡膠結(jié)構(gòu)的光譜研究方法。將一維核磁共振氫譜作為絕對的測試方法，建立了一種基于傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜的相對的方法。還有報道過有6%異戊二烯（橡膠單體）發(fā)生的是1，2加成反應(yīng)，使用的方法就是利用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜測定丁基合成橡膠和鹵代丁基合成橡膠中的橡膠單體及異戊二烯的含量。
◆ 硫化橡膠高分子-高分子共混物的鑒定
由于不同光譜表達(dá)模式的差異性，所以強(qiáng)烈建議在做一個未知樣品之前，在同一臺機(jī)器上做一系列參考樣品的光譜圖。如果出現(xiàn)以下所示吸收帶，是沒有分析診斷意義的，不能用于橡膠的鑒定：3330cm-1，2861cm-1，1700cm-1和1450cm-1。
美國材料協(xié)會D3677號標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了用FTIR進(jìn)行硫化橡膠鑒定的方法。里面涉及到的樣品首先要經(jīng)過高溫分解。其中所列的一些橡膠的特征吸收帶，可以用來作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)。
氯丁二烯橡膠的熱分解物給出的光譜是不確定的，缺乏明顯的特征吸收值。最典型的是在820cm-1處有吸收，但是通常很寬而且信號不強(qiáng)烈。在747cm-1處有弱吸收，但經(jīng)?？床坏剑?85cm-1處的強(qiáng)吸收在某種程度上和其他高分子沒有什么區(qū)別。聚丁二烯熱分解物的一些特征吸收帶無論在波數(shù)上還是在強(qiáng)度上都和和氯磺化聚乙烯的非常類似。所以在得到含氯橡膠的測試結(jié)果后，如果要在兩種此類橡膠中做出選擇，必須慎重考慮，應(yīng)該考慮含氯橡膠的測試結(jié)果。聚丁二烯橡膠熱分解物的光譜圖和丁苯橡膠熱分解物的光譜圖主要區(qū)別是吸收的多少不一樣，由前者沒有或者缺少芳香官能團(tuán)引起的。
熱分解物的紅外測試還可以鑒定兩種橡膠的混合物，從80%的主要成分，到20%的次要成分。但是分辨不出來是微乳液聚合的還是溶液聚合的橡膠。同樣，丙烯腈與丁二烯的比例也測不出來。這種測試熱分解物的方法還不能區(qū)分丁基橡膠和其鹵代橡膠。另外，F(xiàn)TIR不能分辨出不同級別的含氟橡膠。
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