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1 利用红外光谱鉴定不同品种的聚乙烯聚乙烯是乙烯最重要的的下游产品, 聚乙烯 (PE) 分三大类, 即高密度聚乙烯 (HDPE) 、低密度聚乙烯 (LDPE)...
1 利用红外光谱鉴定不同品种的聚乙烯
聚乙烯是乙烯最重要的的下游产品, 聚乙烯 (PE) 分三大类, 即高密度聚乙烯 (HDPE) 、低密度聚乙烯 (LDPE) 、线性低密度聚乙烯 (LLDPE) 。
高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒, 熔点为130℃, 相对密度为0.941~0.960g/cm3。具有良好的耐热性和耐寒性, 化学稳定性好, 具有较高的刚性和韧性, 机械强度好, 介电性能, 耐环境应力开裂性亦较好。
低密度聚乙烯为乳白色颗粒, 无毒、无味, 密度为0.916~0.930g/cm3。具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、耐低温性和加工性能。分子结构不够规整, 结晶度低, 结晶熔点也较低。
线性低密度聚乙烯为无毒、无味、乳白色颗粒, 密度为0.918~0.935g/cm3, 具有较高的软化温度和熔融温度, 有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点, 还具有良好的耐环境应力开裂性, 耐冲击强度、耐撕裂强度等性能, 并可耐酸、碱、有机溶剂等。
2 利用红外光谱鉴定不同立构规整性的聚丙烯
聚丙烯 (PP) 是一种结构规整的结晶性聚合物, 为淡乳白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂。相对密度为0.90~0.91g/cm3, 是通用树脂中最轻的一种。机械性能良好, 耐热性能良好, 其熔点为170℃左右, 在无外力作用下, 150℃不变形, 化学稳定性好, 耐酸、碱和有机溶剂。聚丙烯缺点是易老化, 低温时变脆, 低温冲击强度差, 但可用加入添加剂、共混或共聚等方法来改进。
聚丙烯的红外光谱的最强谱带出现在:2 962~2 920cm-1, 2 872~2 852cm-1, 1 465~1 459cm-1, 1 378~1 375cm-1, 它的特征谱带是:1 162~1 156cm-1, 973~971cm-1。
聚丙烯的规整的构型 (立构规整性) 和红外吸收间有一相关关系, 这是因为规整的构性有利于产生构象有序, 因而影响红外吸收。在全同立构 (等规) 聚丙烯中, 它的甲基是在一面有序排列的, 它的聚合体差不多是完全结晶的。在间同立构 (间规) 聚丙烯中, 它的甲基是有规则的交替排列着, 而无规立构聚丙烯的特征是任意排列的。在C—H键的吸收区域 (3 000~2 800cm-1) 和甲基的非对称变形振动峰 (1 460~1 430cm-1) , 吸收几乎与构型无关, 就不作考虑。叔碳上的氢变形振动与CH2的摇摆振动和一个晶格振动耦合只有在全同立构聚丙烯的螺旋结构中发生, 所以, 全同立构聚丙烯的光谱中在1 380~1 350cm-1的吸收与其他两个不同。在1 330~1 200cm-1区域包含的若干弱的吸收峰很显然与构象有关, 因而也与立构规整性有关。在1 150~1 170cm-1区域显示了C—C键与不同C—H的变形振动的结合的复杂振动的吸收, 构象的影响是显然的。在1 167cm-1处的吸收峰是全同立构聚丙烯的螺旋结构的高度特征, 在间同立构聚丙烯中没有这个峰。在1 130~950cm-1区域的吸收很弱, 对全同立构体和间同立构体这些吸收是不同的。从1 000~950cm-1区域的吸收是由于CH3的摇摆振动与C—C键的振动的特征耦合而产生的, 因而它与构象有关。
3 利用红外光谱鉴定聚烯烃是否交联和结晶
在无定形聚乙烯中, 720cm-1处的峰是单一的弱宽吸收峰, 而结晶的聚乙烯720cm-1处的峰分裂成了两个尖锐的吸收峰。聚丙烯的结晶特征峰是在998cm-1和974cm-1处, 一般全同立构和间同立构的聚丙烯具有结晶性。交联聚乙烯的特征峰在965cm-1, 它又增加了1 725cm-1的吸收峰。
4 结语
红外光谱不仅可以鉴定聚烯烃的结构, 还可以通过进一步对样品进行处理来鉴定聚烯烃中添加剂的成分。因此, 利用红外光谱对聚烯烃的结构进行快速鉴定, 将对聚烯烃的专用料的研究有着重要的意义。
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