胡文婷

（撫順石化公司烯烴廠，遼寧撫順 113006）

利用紅外光譜法對聚乙烯和聚丙烯進(jìn)行剖析

胡文婷

（撫順石化公司烯烴廠，遼寧撫順 113006）

本文介紹了利用紅外光譜的特征譜帶對聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定的方法。

紅外光譜；特征譜帶；聚乙烯；聚丙烯

Abstract：This paper presents a method for characterizing the structure of polyethylene resin and polypropylene resin by using the characteristic spectrum of infrared spectroscopy.

Key words：infrared spectroscopy；characteristic band；polyethylene；polypropylene

1 利用紅外光譜鑒定不同品種的聚乙烯

聚乙烯是乙烯最重要的的下游產(chǎn)品，聚乙烯（PE）分三大類，即高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）。

高密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)為130℃，相對密度為0.941～0.960g/cm3。具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好，介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。

低密度聚乙烯為乳白色顆粒，無毒、無味，密度為0.916～0.930g/cm3。具有良好的延伸性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐低溫性和加工性能。分子結(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，結(jié)晶度低，結(jié)晶熔點(diǎn)也較低。

線性低密度聚乙烯為無毒、無味、乳白色顆粒，密度為0.918～0.935g/cm3，具有較高的軟化溫度和熔融溫度，有強(qiáng)度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，耐沖擊強(qiáng)度、耐撕裂強(qiáng)度等性能，并可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等。

2 利用紅外光譜鑒定不同立構(gòu)規(guī)整性的聚丙烯

聚丙烯（PP）是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，為淡乳白色粒料、無味、無毒、質(zhì)輕的熱塑性樹脂。相對密度為0.90～0.91g/cm3，是通用樹脂中最輕的一種。機(jī)械性能良好，耐熱性能良好，其熔點(diǎn)為170℃左右，在無外力作用下，150℃不變形，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機(jī)溶劑。聚丙烯缺點(diǎn)是易老化，低溫時(shí)變脆，低溫沖擊強(qiáng)度差，但可用加入添加劑、共混或共聚等方法來改進(jìn)。

聚丙烯的紅外光譜的最強(qiáng)譜帶出現(xiàn)在：2 962～2 920cm-1，2 872～2 852cm-1，1 465～1 459cm-1，1 378～1 375cm-1，它的特征譜帶是 ：1 162～1 156cm-1，973～971cm-1。

聚丙烯的規(guī)整的構(gòu)型（立構(gòu)規(guī)整性）和紅外吸收間有一相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)橐?guī)整的構(gòu)性有利于產(chǎn)生構(gòu)象有序，因而影響紅外吸收。在全同立構(gòu)（等規(guī)）聚丙烯中，它的甲基是在一面有序排列的，它的聚合體差不多是完全結(jié)晶的。在間同立構(gòu)（間規(guī)）聚丙烯中，它的甲基是有規(guī)則的交替排列著，而無規(guī)立構(gòu)聚丙烯的特征是任意排列的。在C—H鍵的吸收區(qū)域（3 000～2 800cm-1）和甲基的非對稱變形振動(dòng)峰（1 460～1 430cm-1），吸收幾乎與構(gòu)型無關(guān)，就不作考慮。叔碳上的氫變形振動(dòng)與CH2的搖擺振動(dòng)和一個(gè)晶格振動(dòng)耦合只有在全同立構(gòu)聚丙烯的螺旋結(jié)構(gòu)中發(fā)生，所以，全同立構(gòu)聚丙烯的光譜中在1 380～1 350cm-1的吸收與其他兩個(gè)不同。在1 330～1 200cm-1區(qū)域包含的若干弱的吸收峰很顯然與構(gòu)象有關(guān)，因而也與立構(gòu)規(guī)整性有關(guān)。在1 150～1 170cm-1區(qū)域顯示了C—C鍵與不同C—H的變形振動(dòng)的結(jié)合的復(fù)雜振動(dòng)的吸收，構(gòu)象的影響是顯然的。在1 167cm-1處的吸收峰是全同立構(gòu)聚丙烯的螺旋結(jié)構(gòu)的高度特征，在間同立構(gòu)聚丙烯中沒有這個(gè)峰。在1 130～950cm-1區(qū)域的吸收很弱，對全同立構(gòu)體和間同立構(gòu)體這些吸收是不同的。從1 000～950cm-1區(qū)域的吸收是由于CH3的搖擺振動(dòng)與C—C鍵的振動(dòng)的特征耦合而產(chǎn)生的，因而它與構(gòu)象有關(guān)。

3 利用紅外光譜鑒定聚烯烴是否交聯(lián)和結(jié)晶

在無定形聚乙烯中，720cm-1處的峰是單一的弱寬吸收峰，而結(jié)晶的聚乙烯720cm-1處的峰分裂成了兩個(gè)尖銳的吸收峰。聚丙烯的結(jié)晶特征峰是在998cm-1和974cm-1處，一般全同立構(gòu)和間同立構(gòu)的聚丙烯具有結(jié)晶性。交聯(lián)聚乙烯的特征峰在965cm-1，它又增加了1 725cm-1的吸收峰。

4 結(jié)語

紅外光譜不僅可以鑒定聚烯烴的結(jié)構(gòu)，還可以通過進(jìn)一步對樣品進(jìn)行處理來鑒定聚烯烴中添加劑的成分。因此，利用紅外光譜對聚烯烴的結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速鑒定，將對聚烯烴的專用料的研究有著重要的意義。

[1] 吳瑾光.近代傅里葉變換紅外光譜技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994.

[2] 夏篤，張肇熙.高聚物結(jié)構(gòu)分析[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

Analysis of Polyethylene and Polypropylene Were Carried Out by Infrared Spectroscopy

Hu Wen-Ting

TS101

B

1003–6490（2017）09–0146–01

2017–06–12

胡文婷（1984—），女，遼寧撫順人，工程師，主要從事化工類質(zhì)量分析工作。