1.1.5红外光谱解析
根据红外光谱图鉴别是何种橡胶材料需要丰富的经验,尤其是含有多种配合剂或多种聚合物并用的胶料,组分间的谱图可能重叠相互干扰,影响特征吸收峰的强弱及位置。另外,试验室条件及仪器特性等方面的微小变化会在光谱图上产生细微差别,按不同放大倍数制出的光谱图在峰高或波长上也可能存在不同。热解法处理试样过程中还有可能因中间反应形成了其他的化合物。这些因素都会干扰试验者的判断。一般在解析光谱之前,需要做三件事:一是在同一台仪器上用已知聚合物的试样制备一套参比谱图,便于比对;二是进行卤素试验,以判断样品中是否含有卤素,若没有就可排除含有卤素的橡胶或塑料如氯丁橡胶、氯醚橡胶、氟橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯及聚氯乙烯等;三是从参比谱图以及相应资料上得到各种橡胶材料的特征吸收峰,与参比光谱结合,能更准确地判断某些橡胶的存在,当谱图中未出现某些特征峰时,便可依此排除某些橡胶的存在,从而鉴定出胶种的类型。
谱图中有些吸收峰(见表1-2)不能用于橡胶鉴定。
表1-2 不能用于橡胶鉴定的吸收峰
波长,μm 波数,cm-1
3.0 3330
3.5 2850
5.9 1700
6.9 1449
1.1.5.1 聚异戊二烯橡胶谱图解析
聚异戊二烯橡胶可能是天然橡胶或合成的异戊橡胶,二者红外光谱图相同,不能直接区分,需借助外观、性能区分。聚异戊二烯橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-3、图1-2所示。
表1-3 聚异戊二烯橡胶特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
11.3 885 很强 12.0 833 强
7.3 1370 强 CH3 7.3 1370 强
12.5 800 中 6.0 1665 中
6.1 1640 中 脂族(CH=CH2) 11.3 885 弱
11.0 909 肩峰 CH=CH2
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-2 聚异戊二烯橡胶红外光谱图
1.1.5.2 丁苯橡胶谱图解析
红外光谱不能区分溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶,需借助外观、性能加以区分。丁苯橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-4、图1-3所示。在11.0μm(909cm-1),10.1μm(990cm-1)和10.4μm(962cm-1)吸收的相对强度取决于聚丁二烯中异构体的比例,因而是可变的。
表1-4 丁苯橡胶的特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
14.3 699 很强 芳香取代物 14.3 699 很强
12.9 775 强 芳香取代物 10.4 962 很强
11.0 909 强 -CH=CH2 13.2 758 强
10.1 990 次强 -CH=CH2 6.7 1490 中
6.7 1490 中 芳香族(-CH=CH-) 6.3 1590 中
10.4 962 中 反式(-CH=CH-) 11.0 909 弱
6.3 1590 中 芳香族(-CH=CH-)
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-3 丁苯橡胶红外光谱图
1.1.5.3 聚丁二烯橡胶谱图解析
聚丁二烯橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-5、图1-4所示。聚丁二烯橡胶所含异构体比例不同,其热解物的红外光谱图在10.1μm(990cm-1)和10.4μm (962cm-1)处吸收的相对强亦不同。
表1-5 聚丁二烯橡胶的特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
11.0 909 强 -CH=CH2 13.6 735 很强
10.4 962 强 反式(-CH=CH-) 11.0 909 中
10.1 990 中 -CH=CH2 10.4 962 中
12.3 813 弱 10.1 990 中
14.4 695 弱
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-4聚丁二烯橡胶红外光谱图
1.1.5.4 丁腈橡胶谱图解析
红外光谱法不能鉴别不同丙烯腈含量的丁腈橡胶。丁腈橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-6、图1-5所示。丁腈橡胶有其特征的氰基,吸收峰在4.5μm(2220cm-1)比较容易识别。
表1-6 丁腈橡胶的特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
4.5 2220 中强 10.4 962 很强
10.4 962 中 反式(-CH=CH-) 4.5 2220 中
6.2 1610 中 脂族(-CH=CH-) 10.9 917 中
6.3 1590 中 芳香族(-CH=CH-)
11.0 909 中 -CH=CH2
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-5丁腈橡胶红外光谱图
1.1.5.5 氯丁橡胶谱图解析
红外光谱法鉴别氯丁橡胶相对较难。因为氯丁橡胶的热解产物可产生变化光谱,缺乏特征性,最有价值的吸收位于12.2μm(820cm-1),该峰宽但不很强。位于13.4μm(747cm-1)的弱吸收有时不出现。位于11.3μm(885cm-1)和14.3μm(699cm-1)处吸收较强。这些吸收峰对所有其他聚合物都是共有的。氯丁橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-7、图1-6所示。
表1-7 氯丁橡胶的特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
12.2 820 中 6.15 1630 强
13.4 747 弱,有时消失 12.2 820 强
13.0 769 弱,有时消失 芳香取代物 9.0 1110 强
11.3 885 中 乙烯叉C=CH2 7.7 1300 中
14.3 699 中 芳香取代物
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-6 氯丁橡胶红外光谱图
1.1.5.6 乙丙橡胶谱图解析
红外光谱法不能鉴别二元乙丙橡胶与三元乙丙橡胶。乙丙橡胶热解物(采用火焰热解法)和溶液涂膜(对硫化胶采用低温降解溶解法)的特征吸收峰和参比光谱图,如表1-8、图1-7所示。
表1-8 乙丙橡胶的特征吸收峰
火焰热解法 溶液涂膜
波长,μm 波数,cm-1 峰强度 有关结构 波长,μm 波数,cm-1 峰强度
7.3 1370 强 -CH3 7.3 1370 强
11.0 909 强 -CH=CH2 13.8 722 中
11.3 885 强 8.7 1150 中
10.4 962 中 反式(-CH=CH-)
13.8 725 中
(a)生胶热解 (b)硫化胶热解
(c)生胶制膜 (d)硫化胶制膜
图1-7 乙丙橡胶红外光谱图
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