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        優(yōu)化SAN珠料中殘留丙烯腈的測定方法

        2015-12-22 05:42:20張高杰鄒麗瓊蘭州石化分公司甘肅蘭州730060
        化工管理 2015年17期
        關(guān)鍵詞:柱溫丙烯腈載氣

        張高杰 鄒麗瓊(蘭州石化分公司,甘肅 蘭州 730060)

        SAN是苯乙烯和丙烯腈的共聚物,是一種無色透明,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度的工程塑料,它比聚苯乙烯有更高的沖擊強(qiáng)度和優(yōu)良的耐熱性、耐油性、耐化學(xué)腐蝕性等。廣泛應(yīng)用于電氣、日用商品、汽車工業(yè)、家庭用品、化裝品包裝等方面。此外,SAN還是ABS樹脂生產(chǎn)過程中的一種摻混料,將SAN珠料和ABS粉料摻混擠壓后的ABS樹脂具有更良好的綜合性能。如:良好的機(jī)械、電絕緣、耐化學(xué)藥品、尺寸穩(wěn)定、耐熱或耐寒性等。

        圖1 苯乙烯和丙烯腈共聚反應(yīng)式

        SAN中殘留丙烯腈的含量對(duì)其質(zhì)量影響很大,對(duì)產(chǎn)品加工和應(yīng)用帶來了負(fù)面影響,目前已有好多公司在對(duì)SAN和ABS中殘留丙烯腈含量進(jìn)行檢測,為更好地控制ABS產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,對(duì)殘留丙烯腈的測定方法進(jìn)行優(yōu)化。目前橡膠廠ABS裝置懸浮SAN珠料中殘留丙烯腈分析方法采用1,2,3-三-2氰乙氧丙烷作固定液,采用內(nèi)標(biāo)法定量,內(nèi)標(biāo)物二惡烷對(duì)皮膚、眼部和呼吸系統(tǒng)有刺激性,在體內(nèi)積累,會(huì)對(duì)肝、腎和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。并且內(nèi)標(biāo)法定量操作時(shí)間較長,為了更好地配合生產(chǎn)控制,及時(shí)快速地報(bào)出分析數(shù)據(jù),延長色譜柱的使用時(shí)間,通過采用聚乙二醇20000固定液作填充柱,外標(biāo)法定量。

        1 方法概要

        用25mLN,N-二甲基甲酰胺溶解0.1g的SAN樣品,然后將一定量的混合物注入裝有聚乙二醇-20000填充柱的氣相色譜儀中進(jìn)行分離,采用外標(biāo)法計(jì)算含量。

        2 儀器與試劑

        2.1 儀器

        2.1.1 色譜儀:配有氫火焰離子檢測器,能滿足實(shí)驗(yàn)條件的任何型號(hào)2.1.2分析天平:感量為0.1mg。

        2.1.3 色譜柱:填充柱(4m×3mm)。

        2.1.4 容量瓶:25mL。

        2.1.5 微量注射器:10μL。

        2.2 試劑

        2.2.1 N,N-二甲基甲酰胺:分析純。

        2.2.2 丙烯腈:分析純。

        2.2.3 苯乙烯:分析純。

        2.2.4 聚乙二醇-20000:色譜純。

        2.2.5 丙酮:分析純。

        2.2.6 6201擔(dān)體:80目-100目。

        3 實(shí)驗(yàn)部分

        3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

        在25 mL容量瓶中配制與樣品中丙烯腈和苯乙烯含量相近的標(biāo)樣。先在容量瓶中加入適量的溶劑DMF,依次加入一定量的丙烯腈和苯乙烯,精確至0.0001g,搖勻。再用溶劑稀釋至刻度,搖勻備用。

        表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液

        3.2 樣品的配制

        在25mL容量瓶中,稱量0.1g樣品,精確至0.0001g。加入溶劑N,N-二甲基甲酰胺稀釋至刻度,放在震蕩器上進(jìn)行震蕩,待樣品完全溶解。

        3.3 定性實(shí)驗(yàn)

        采用純物質(zhì)定性,在操作條件不變時(shí),如果被測組分的保留值與相同條件下測定的純物質(zhì)的保留值相同,則認(rèn)為被測組分就是該物質(zhì)。

        分別用微量注射器抽取色譜純丙烯腈、苯乙烯,注入色譜柱,記錄各組分保留時(shí)間。

        3.4 校正因子的測定

        3.4.1 在配制標(biāo)樣時(shí),準(zhǔn)確稱量丙烯腈和苯乙烯的質(zhì)量并精確計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

        3.4.2 用微量注射器取1.6μL標(biāo)準(zhǔn)溶液注入色譜儀進(jìn)行測定,記錄各組分峰面積。

        4 結(jié)果與討論

        4.1 稱樣量的選擇

        SAN是一種熱塑性高分子聚合物,可以溶解在DMF等有機(jī)溶劑中。樣品的質(zhì)量越大,需要的溶解時(shí)間越長,溶液越粘稠,單位體積內(nèi)的大分子物質(zhì)越多,容易堵塞注射器和色譜柱,影響色譜柱效能,縮短柱壽命。而樣品的質(zhì)量過小又會(huì)影響分析的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。本實(shí)驗(yàn)在固定溶劑DMF量(25 mL)的前提下,溶解不同質(zhì)量的樣品測試實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性(以丙烯腈的峰面積計(jì)算)以確定較合適的樣品和溶劑的配比。

        表2 不同稱樣量條件下實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性

        實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),稱樣量為0.1g的樣品溶液重復(fù)性最好,溶解后的樣品溶液較澄清,不易堵塞注射器。因此確定樣品的稱樣量為0.1g。

        4.2 最佳溶解時(shí)間的確定

        高分子聚合物由于分子量大,鏈段長,分子間作用力強(qiáng)而溶解緩慢。溶解一定量的樣品需要一段時(shí)間,本實(shí)驗(yàn)在25mL溶劑中溶解0.1g樣品,通過觀察丙烯腈的峰面積隨著溶解時(shí)間的變化趨勢來確定溶解時(shí)間。

        圖3 0.1g樣品溶解時(shí)間與丙烯腈峰面積關(guān)系圖

        通過圖3可以看出,隨著溶解時(shí)間的增加丙烯腈的峰面積在不斷增大,當(dāng)樣品溶解時(shí)間達(dá)到1小時(shí)以后,丙烯腈的峰面積基本變化不大,為保證樣品完全溶解,本實(shí)驗(yàn)選擇70min為溶解時(shí)間。

        4.3 色譜操作條件的選擇

        4.3.1 柱溫的選擇

        選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點(diǎn)范圍,固定液的配比。提高柱溫可縮短分析時(shí)間;降低柱溫可使色譜柱選擇性增大,有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高,延長柱壽命。一般采用等于或高于數(shù)十度于樣品的平均沸點(diǎn)的柱溫較為合適。綜合丙烯腈、苯乙烯和DMF的沸點(diǎn)考慮,選擇柱溫在130℃-150℃。

        4.3.2 載氣流速的選擇

        載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一。載氣流速高,出峰時(shí)間短,色譜峰較窄,反之則出峰時(shí)間長,色譜峰寬較寬,但流速過高或過低對(duì)分離都有不利的影響。通過實(shí)驗(yàn)確定載氣流速在25-35mL/min。

        4.3.3 進(jìn)樣量的選擇

        進(jìn)樣量與柱容量、固定液配比等因素有關(guān)。進(jìn)樣量太大時(shí),柱效能會(huì)下降,色譜峰形擴(kuò)展,無法準(zhǔn)確定量。進(jìn)樣量太小,殘留單體出峰面積小,重復(fù)性差。通過實(shí)驗(yàn)選擇進(jìn)樣量在1-2μL。

        4.3.4 最佳色譜條件的選擇

        殘留單體在色譜柱分離過程中,色譜柱溫、載氣流速、樣品進(jìn)樣量三個(gè)因素對(duì)組分的分離起決定性影響,故在這三個(gè)參數(shù)范圍內(nèi)選取三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行正交試驗(yàn),采用L9(34)正交表,按設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行9次試驗(yàn).

        4.4 方法評(píng)價(jià)

        4.4.1 方法準(zhǔn)確度考察

        為考察方法的準(zhǔn)確度(以丙烯腈測定結(jié)果計(jì)算),在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)配制的6個(gè)不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行6次測定,結(jié)果如下表所示。

        表4 準(zhǔn)確度考察結(jié)果

        由表4可見,實(shí)際測定結(jié)果與所配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的回收率在98.79%-102.19%之間,說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠,方法的準(zhǔn)確度高。

        4.4.2 方法重復(fù)性考察

        將不同濃度的兩個(gè)樣品溶液,在同一實(shí)驗(yàn)條件下各連續(xù)進(jìn)樣六次,考察六次測定數(shù)據(jù)之間重復(fù)性關(guān)系.

        5 結(jié)語

        5.1 本實(shí)驗(yàn)選用聚乙二醇20000固定液作填充柱的固定相,通過實(shí)驗(yàn)確定了稱樣量為0.1g,溶解時(shí)間70min。

        5.2 通過實(shí)驗(yàn)選擇最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)為柱溫140℃、進(jìn)樣量1.6μL、載氣流速35mL/min。

        5.3 該方法的回收率在98.79%-102.19%之間,說明本方法具有較好的準(zhǔn)確度,測定結(jié)果真實(shí)可信。對(duì)該方法進(jìn)行精密度考察,結(jié)果顯示其RSD均小于10%,表明該方法具有較好的精密度。

        [1]袁麗鳳,鄔蓓蕾,崔家玲,華正江.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料中殘留單體的溶解沉淀-氣相色譜法測定[A].分析測試學(xué)報(bào),2008,27(10).

        [2]滿鑫,孫朋.聚合物多元醇中丙烯腈,苯乙烯單體的氣相色譜分析[A].化工技術(shù)與開發(fā),2006,35(3).

        [3]GB/T 8661-2008,塑料苯乙烯-丙烯腈共聚物殘留丙烯腈單體含量的測定氣相色譜法[S].

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