一种再生abs塑料中各单体单元组成含量的检测方法

文档序号:508144 发布日期:2021-05-28 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 一种再生abs塑料中各单体单元组成含量的检测方法 (Method for detecting composition content of each monomer unit in regenerated ABS (acrylonitrile butadiene styrene) plastic ) 是由 熊维 朱宽 于 2021-01-06 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种再生ABS塑料中各单元单体组成含量的检测方法,包括以下步骤:(1)准备样品;(2)对样品进行拉曼光谱定性分析;(3)对样品进行热失重分析;(4)提取样品中的ABS聚合物;(5)对ABS聚合物进行核磁共振氢谱测试;(6)根据三种单体的各自官能团的出峰位置不同,由各自峰面积之比计算百分含量。本发明先采用拉曼光谱定性分析得出再生ABS塑料的成分组成,由热失重法分析进一步确定,然后通过提取ABS聚合物以去除再生料中的炭黑和其他无机物,以保证所要测量单体含量的准确性,最后采用核磁共振氢谱测量ABS聚合物,通过谱图中各单体对应的峰面积得出对应的含量,本发明具备样品处理简便、测量的精确性和准确性较好等优点。(The invention discloses a method for detecting the composition content of each unit monomer in regenerated ABS plastic, which comprises the following steps: (1) preparing a sample; (2) performing Raman spectrum qualitative analysis on the sample; (3) carrying out thermogravimetric analysis on the sample; (4) extracting the ABS polymer in the sample; (5) performing nuclear magnetic resonance hydrogen spectrum test on the ABS polymer; (6) the percentage content is calculated from the ratio of the respective peak areas according to the difference of the peak positions of the respective functional groups of the three monomers. The method comprises the steps of firstly obtaining the component composition of the regenerated ABS plastic by adopting Raman spectrum qualitative analysis, further determining by thermogravimetric analysis, then removing carbon black and other inorganic matters in the regenerated material by extracting the ABS polymer to ensure the accuracy of the content of the monomer to be measured, and finally measuring the ABS polymer by adopting nuclear magnetic resonance hydrogen spectrum, and obtaining the corresponding content through the peak area corresponding to each monomer in the spectrogram.)

一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法

技术领域

本发明涉及一种有机物单体的检测方法,更具体涉及一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法。

技术背景

ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的接枝共聚物,三种单体相对含量可任意变化,制成各种树脂。ABS树脂集合了三者单体的优良性质,即:苯乙烯的光泽、电性能、成型性;丙烯腈的耐热性、刚性、耐油性;丁二烯的耐冲击性。再生ABS塑料通常是化工产品的回收再利用产生的,通过某种加工手段,制造出相对应的产品,产品需求不同,再生ABS塑料的属性也就不同,这样就可以利用再生料制造出不同的产品,本着可持续发展的原则,有越来越多的厂家和塑料产品制造商青睐于再生ABS塑料的使用。ABS聚合物中的三种单体的比例不同,则性能会有很大的差别,因此必须准确识别ABS塑料三种单体的成分比例,从而判断其性能是否满足要求。但是目前一些再生ABS塑料的检测方法的准确性不够、效率不高,这就使得开发一种方便、高效、准确的检测ABS塑料的方法显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法,主要是通过H1-NMR(核磁共振氢谱)对ABS聚合物中各单体的含量进行定量分析,具体是根据三种单体的各自官能团的出峰位置不同,根据各自峰面积之比计算百分含量。

为了实现上述目的,所采用的技术方案为:一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)准备样品;

(2)对样品进行拉曼光谱定性分析;

(3)对样品进行热失重分析;

(4)提取样品中的ABS聚合物;

(5)对ABS聚合物进行核磁共振氢谱测试;

(6)根据三种单体的各自官能团的出峰位置不同,由各自峰面积之比计算百分含量。

作为一种优选的方案,所述步骤(1)中的样品为尺寸5mm*5mm*2mm的小块体若干。

作为一种优选的方案,所述步骤(2)中的拉曼光谱定性分析的仪器为共焦显微拉曼光谱仪,测试条件为:激光波长632.8nm,共焦孔400μm,狭缝100μm,光栅650g/mm,显微镜镜头为50倍,扫描范围100-3200cm-1,分辨率2cm-1,扫描时间为2s。

作为一种优选的方案,所述步骤(3)中热失重分析的仪器为美国TA仪器公司的Q500,测试条件为:氮气气氛,流速50mL/min,温度范围为25-900℃,升温速度20℃/min。

作为一种优选的方案,所述步骤(4)中提取ABS聚合物的具体操作为:将样品采用合适的溶剂溶解,然后将溶液进行过滤、离心分离,将溶液中可能存在的炭黑或其他无机物去除,得到ABS聚合物溶液,将其进行干燥处理使溶剂挥发干净,得到ABS聚合物。

作为一种优选的方案,所述溶剂为氯仿或二氯甲烷中的一种。

作为一种优选的方案,所述步骤(5)中核磁共振氢谱测试所用的仪器为Bruker公司的DRX 400MHz型号,测试条件为磁场强度9.2T,核磁管直径为5mm,以氘代氯仿为溶剂,以TMS为核磁共振内标试剂,温度为120℃。

作为一种优选的方案,所述核磁共振氢谱测试的工作频率为400.15MHz,谱宽8010.54Hz,脉冲宽度10μs,脉冲延迟2s,采样16次。

作为一种优选的方案,所述核磁共振氢谱测试的样品为:将ABS聚合物溶解在所述氘代氯仿溶剂中,配成浓度为质量分数2.5%-4%的溶液。

作为一种优选的方案,所述TMS的体积分数为0.05-0.2%。

有益效果:

本发明通过拉曼光谱对再生ABS塑料的的组成进行了识别,通过热失重分析对拉曼谱图的分析进行了验证,进一步确定该材料的成分,然后经过净化处理提取样品中的ABS聚合物,以保证后续定量分析的数据准确。最后采用核磁共振氢谱对ABS聚合物中的各单体含量进行定量分析,从而确定各单体比例。该检测方法得到的数据准确、可靠,并且方法简单,易于操作。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明,本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致,则以本发明中提供的术语定义为准。

在本文中使用的,除非上下文中明确地另有指示,否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是,如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义,“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”,当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置,但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外,当描述本发明的实施方式时,使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指,在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而,在相同的情况下或其他情况下,其他实施方案也可能是优选的。除此之外,对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用,也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

为了实现上述目的,本发明提供了一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法,包括以下步骤:

(1)准备样品;

(2)对样品进行拉曼光谱定性分析;

(3)对样品进行热失重分析;

(4)提取样品中的ABS聚合物;

(5)对ABS聚合物进行核磁共振氢谱测试;

(6)根据三种单体的各自官能团的出峰位置不同,由各自峰面积之比计算百分含量。

在一些优选的实施方式中,所述步骤(1)中的样品为尺寸5mm*5mm*2mm的小块体若干。

在一些优选的实施方式中,所述步骤(2)中的拉曼光谱定性分析的仪器为共焦显微拉曼光谱仪,测试条件为:激光波长632.8nm,共焦孔400μm,狭缝100μm,光栅650g/mm,显微镜镜头为50倍,扫描范围100-3200cm-1,分辨率2cm-1,扫描时间为2s。

通过拉曼光谱测试,由测试结果中的拉曼谱峰可以识别出再生ABS塑料的成分,聚苯乙烯的特征峰为:苯环上C-H的伸缩振动峰、乙烯链上C-H的伸缩振动峰、苯环骨架上的振动峰;聚丙烯腈的特征峰为:氰基C≡N的伸缩振动峰;聚丁二烯的特征峰为与烯碳相连的不饱和C—H伸缩振动峰、C=C双键对称伸缩振动峰;若存在其他物质,还会出现其他的特征峰,根据谱图再确认具体是什么物质。

在一些优选的实施方式中,所述步骤(3)中热失重分析的仪器为美国TA仪器公司的Q500,测试条件为:氮气气氛,流速50mL/min,温度范围为25-900℃,升温速度20℃/min。

基于热失重分析,可通过各阶段的分解反应及失重率判定再生ABS塑料中的成分,ABS聚合物高分子在270-500℃范围内分解,通过热失重测试的失重率及残余物可以判断再生ABS塑料中是否含有无机添加物。

ABS塑料是透明色,而再生ABS塑料一般为黑色,这是因为在回收加工过程中加不可避免地引入了一些炭黑或者其他无机物,为了使ABS聚合物各单体的数据测量更加准确,因此需要对再生ABS塑料进行提取。在一些优选的实施方式中,所述步骤(4)中提取ABS聚合物的具体操作为:将样品采用合适的溶剂溶解,然后将溶液进行过滤、离心分离,将溶液中可能存在的炭黑或其他无机物去除,得到ABS聚合物溶液,将其进行干燥处理使溶剂挥发干净,得到ABS聚合物。

在一些优选的实施方式中,所述溶剂为氯仿或二氯甲烷中的一种,这是因为氯仿和二氯甲烷可以很好的溶解ABS塑料,并且易于挥发,经过干燥就可以将其除去,不影响后续的测量。

在一些优选的实施方式中,所述步骤(5)中核磁共振氢谱测试所用的仪器为Bruker公司的DRX 400MHz型号,测试条件为磁场强度9.2T,核磁管直径为5mm,以氘代氯仿为溶剂,以TMS为核磁共振内标试剂,温度为120℃。

氘代氯仿(CDCl3)是氯仿的氘代物,一种无色的氘代溶剂,常作为核磁仪器用试剂。这是由于它对再生ABS塑料样品有较好的溶解度,并且其残留的信号峰不会干扰样品的信号峰。

在一些优选的实施方式中,所述核磁共振氢谱测试的工作频率为400.15MHz,谱宽8010.54Hz,脉冲宽度10μs,脉冲延迟2s,采样16次。

在一些优选的实施方式中,所述核磁共振氢谱测试的样品为:将ABS聚合物溶解在所述氘代氯仿溶剂中,配成浓度为质量分数2.5%-4%的溶液。

在一些优选的实施方式中,所述TMS的体积分数为0.05-0.2%。

TMS是四甲基硅烷,由于硅的电负性较低,对四个甲基上的氢原子影响较小,所以在核磁共振谱中能给出较强的信号和一个锐利的吸收峰,而其他一般有机化合物中的质子吸收峰都出现在它的左面。因此,在核磁共振谱中通常把TMS作为化学位移的内标,并把它的化学位移定为零

四甲基硅烷在核磁共振波谱的1H、13C和29Si谱中起到标定化学位移零点的作用。因为四甲基硅烷的12个氢是相同的,4个碳也是均等的,这样四甲基硅烷在H谱中和完全去耦的C谱中均呈现一个单峰,而目前几乎所有可用H谱和C谱研究的化合物的化学位移都在四甲基硅烷峰的低场处(即化学位移更大处),不会产生互相干扰。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

本发明提供了一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法,包括以下步骤:

(1)从再生ABS塑料上切取样品为尺寸5mm*5mm*2mm的小块体若干;

(2)从准备好的若干样品中拿一小块进行拉曼光谱分析,根据谱图中出现的振动峰确认主要成分为ABS,同时可以判断是否存在其他的成分;

(3)称取ABS再生塑料样品15mg,放入到装样品的铂金盘,对样品进行热失重分析,测试条件为:起始温度25℃,以20℃/min的升温速度进行扫描,扫描的温度范围为25-900℃,氮气气氛,流速50mL/min;

(4)提取再生ABS塑料中的ABS聚合物,将适量的样品置于二氯甲烷溶解,然后将溶液进行过滤、离心分离,使溶液中可能存在的炭黑或其他无机物去除,得到ABS聚合物溶液,将其进行干燥处理使溶剂挥发干净,得到ABS聚合物;

(5)对ABS聚合物进行核磁共振氢谱测试,称取约50mg的样品,置于氘代氯仿溶剂中溶解,配成浓度为质量分数2.5%的溶液,将溶解好的样品装入到5mm的核磁管中,然后加入配置好的体积分数为0.15%的TMS内标试剂,进行超声振动2分钟,排除样品中的气泡和部分氧气。通过以下测试条件进行测试:工作频率为400.15MHz,谱宽8010.54Hz,脉冲宽度10μs,脉冲延迟2s,采样16次;

(6)根据三种单体的各自官能团的出峰位置不同,由各自峰面积之比计算百分含量。

具体可以通过以下公式进行计算,可得出三种单体的在ABS聚合物中的含量:单位为mg/mg;

其中Az和Ai分别表示ABS聚合物和内标选中信号峰的面积;

Ni和Nz分别是ABS聚合物和内标积分的峰对应的某种单体和内标质子的个数;

Mx和Mi分别是某种单体和内标的分子量;

Wi和Wx是称取的样品和内标的质量;

Pi是内标的纯度。

本发明提供的一种再生ABS塑料中各单体单元组成含量的检测方法的精密度和准确性验证如下:

1.精密度检测

选取某一种再生ABS塑料按上述方法进行测试,根据得到的核磁共振氢谱对应峰面积积分后计算得到A(丙烯腈)、B(丁二烯)、S(苯乙烯)的含量,重复6次测定,结果如表1所示:

表1精密度测试结果

如表1的结果所示,本发明提供的方法测得的ABS聚合物中的各单体含量的精密度良好,符合精密度的要求。

2.准确度检测

选用一种已知各组成的ABS聚合物进行准确率测试,结果如表2所示:

表2准确度测试结果

组成 已知组成 测试结果 回收率
wt%(A) 25.2 24.6~27.9 97.6%~110.7%
wt%(B) 32.3 30.7~34.6 95.05%~107.1%
wt%(S) 42.5 41.9~44.3 98.6%~104.2%

由表2的结果可知,本发明提供的方法测得的ABS聚合物中的各单体含量的准确度较好。

应当明确的是,本发明的保护范围并不局限于以上具体的实施例,对本领域的技术人员来说,可根据上述说明加以改进和变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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