陸偉星 ，伍林玲，李玉嬌，張千峰

(1. 上海梅山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心，江蘇 南京，210039；2. 安徽工業(yè)大學(xué) 分子工程與應(yīng)用化學(xué)研究所，安徽 馬鞍山 243002)

0 前 言

隨著新興產(chǎn)品的快速發(fā)展，對復(fù)雜特殊材料的成分或組分的樣品分析已經(jīng)成為分析化學(xué)的一個重要研究領(lǐng)域。對于復(fù)雜樣品中各個組分的精確分析，要用多種方法來鑒定這些組分，并通過多種手段進行綜合分析，最后才能得到完整且可靠的結(jié)果，對于某些有具體特殊性能和特殊用途的材料往往還需要進行針對性研究[1]。目前，對于有機組分的化學(xué)成分的定性和定量分析常用技術(shù)有：紅外和紫外吸收光譜、質(zhì)譜和核磁共振譜等；對于無機和金屬材料的分析常用技術(shù)有：X射線衍射能譜、X射線熒光光譜、原子吸收光譜、電感耦合等離子體發(fā)射光譜以及質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等[2，3]。本工作詳細介紹了對于一種可破乳化聚氧乙烯與聚氧丙烯烷基類醚的樣品成分分析，為該乳化劑在鋼板除油清洗的節(jié)能環(huán)保化應(yīng)用提供參考[4]。

1 試 驗

1.1 主要儀器

分析測試主要采用的儀器有：DDS - 11C電導(dǎo)率儀、pH - 25S型酸度計、DJS - 1C型雷磁電導(dǎo)電極、Malvern Zetasizer Nano ZS90納米粒度儀、尼高力Nicolet6700傅立葉紅外光譜儀(ATR)、UV - 3600紫外/可見/近紅外分光光譜儀，Bruker AVANCE 400 MHz核磁共振儀。

1.2 主要試劑

實驗室所用水均為純水設(shè)備系統(tǒng)制取的超純水。實驗中用到的常規(guī)有機試劑如乙醇等，在使用前均需要進一步純化除水，二氯甲烷(AR)，硫酸銅(AR)，烷基聚氧丙烯聚氧乙烯醚消泡劑7010(GR)，烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚(GR)。可破乳化聚氧乙烯與聚氧丙烯烷基類醚，樣品的制備過程涉密。

1.3 樣品的電導(dǎo)率測試

在DDS - 11C電導(dǎo)率儀上使用光亮型DJS - 1C型雷磁電導(dǎo)電極對樣品進行電導(dǎo)率測試，取樣品20 mL，倒入干燥的燒杯中，恒溫10 min，測定樣品的電導(dǎo)率，平行試驗3次，測得的電導(dǎo)率取平均值，在同樣條件下，對比測試自來水和蒸餾水的電導(dǎo)率。

1.4 樣品的酸度測量

將酸度計的電極固定在電極架上，按要求接入儀器的相應(yīng)接口中，將電極浸入樣品溶液中，測定樣品的pH值，取出電極用蒸餾水沖洗、吸水紙擦干后，再浸入樣品溶液中，反復(fù)測量3次，取樣品pH值的平均值。

1.5 樣品的粒度測定

取樣品30 mL，過濾處理后備用，取部分處理后的樣品加入比色皿中，插入樣品槽，采用Zeta納米粒度儀對樣品的粒度進行多次測定，取平均值，并同時測量乳濁液的粒度。

1.6 樣品的紅外光譜測試

將液體樣品試樣置于鹵化物晶片上，使試樣形成薄薄的液膜，采用傅立葉紅外光譜儀對樣品進行紅外測試。

1.7 樣品的紫外光譜測試

采用UV - 3600紫外/可見/近紅外分光光譜儀對樣品進行紫外測試，測試前用適量乙醇將樣品溶解，待用，取一定量溶解后的樣品，待儀器運行穩(wěn)定后，以乙醇作為空白樣，再對樣品進行紫外測試。

1.8 樣品的核磁光譜測試

取一定量的試樣用乙醇溶解，裝入核磁管待用，采用400 MHz核磁共振儀對樣品進行核磁光譜測試。

1.9 樣品的脫脂率測定

取一定量的普通鋼板，在普通鋼板表面涂覆工業(yè)機油5W - 30，待用，取一定量樣品涂覆在處理后的鋼板表面，測試樣品的脫脂率，同時在涂覆工業(yè)機油5W - 30的鋼板上對比測試二氯甲烷的脫脂率。

1.10 樣品的耐硫酸銅腐蝕性能測定

取空白鋼板和鍍鋅鋼板若干，在鋼板表面涂覆樣品，形成一層液化膜，待用，對形成的液化膜進行硫酸銅點滴實驗，常溫下，在磷化后晾干的A3鋼板表面滴加一滴0.1 mol/L的CuSO4水溶液，同時按動秒表，觀察、記錄液滴從藍色至全部變?yōu)闇\紅色的時間，測試3次并算出算術(shù)平均值。

1.11 電化學(xué)性能測試

取普通鋼板和鍍鋅鋼板若干，表面均勻涂覆樣品，使用恒電位儀分別對其進行極化曲線測試，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極為輔助電極，掃描電壓范圍為-1.3～-0.2 V，測試在室溫下進行，交流阻抗譜測試頻率范圍設(shè)定為1×(10-2～105) Hz，電路連接完成后進行開路電壓測試，待開路電壓穩(wěn)定后再進行交流阻抗譜測試，實驗數(shù)據(jù)用ZView軟件進行擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的電導(dǎo)率測試結(jié)果

樣品電導(dǎo)率測試結(jié)果如表1所示。

表1 樣品電導(dǎo)率測試結(jié)果

由表1可知，樣品的電導(dǎo)率與蒸餾水接近，說明該樣品中不含有各類陰陽離子及基團。

2.2 樣品的酸度測量結(jié)果

采用pH - 25S型酸度計測得樣品的pH值約為7.05，推測出該樣品為中性化合物。

2.3 樣品的粒度測定結(jié)果

使用Zeta電位與納米粒度分析儀對樣品的粒度和一滴油狀樣品溶于10 mL水中形成的乳濁液進行測試，純樣品和乳還濁液的粒度分布圖分別見圖1和圖2，樣品粒度測試結(jié)果見表2。

圖1 純樣品的粒度分布圖Fig. 1 Particle size distribution diagram of pure sample

圖2 乳濁液的粒度分布圖Fig. 2 Particle size distribution diagram of emulsion

表2 樣品粒度測試結(jié)果

由圖1可知，樣品粒度處于檢測限(10 nm)以下，推測樣品可能為均相真溶液。由圖2乳濁液測試結(jié)果可知乳濁液Z均粒度為2 372 nm。

2.4 樣品的紅外光譜測定結(jié)果

樣品的紅外光譜測試結(jié)果見圖3。從圖3中可以看出，該樣品在1 100.92 cm-1處顯示出聚氧乙烯醚鏈節(jié)強而寬的吸收，同時在1 347.99、948.80，885.81 cm-1處顯示出聚氧乙烯的相關(guān)組合振動吸收特征峰，該樣品中長碳鏈吸收特征峰分別出現(xiàn)在2 925.81、2 851.15、1 461.75、1 382.16，720.50 cm-1處，可知在該化合物中含有聚氧乙烯與丙烯鏈段[5，6]。

圖3 液膜狀樣的紅外光譜Fig. 3 The infrared spectrum of the the sample of liquid film

2.5 樣品的紫外光譜測定結(jié)果

圖4為樣品的紫外可見吸收光譜。由圖4可知，純樣品的紫外可見吸收光譜中幾乎沒有吸收峰，當(dāng)用乙醇稀釋后測定該樣品的吸收光譜仍沒有發(fā)現(xiàn)明顯的吸收峰，因此可推斷該樣品不含有苯環(huán)和具有π-電子特征的功能基團[7]。

圖4 樣品的紫外可見吸收光譜Fig. 4 UV - Vis absorption spectrum of the sample

2.6 樣品的核磁光譜測定結(jié)果

圖5為該樣品的核磁共振譜，由圖5可以看出1H NMR(C2H5OH - d6，400 Hz)化學(xué)位移為3.56～3.65 ppm，結(jié)合圖3和圖4可知，該樣品中含有聚氧乙烯鏈段和丙烯烷基鏈段。

圖5 樣品的氫核磁共振譜Fig. 5 1H NMR spectrum of the sample

2.7 樣品的脫脂率測定結(jié)果

普通鋼板涂覆工業(yè)機油5W - 30后分別采用樣品和二氯甲烷涂覆在處理后的鋼板表面來測試脫脂率，計算公式見式(1)：

(1)

式中：P為脫脂率，W1為鋼板凈重，W2為涂覆機油后重量；W3為脫脂后重量。

樣品的脫脂實驗結(jié)果如表3所示。

表3 樣品的脫脂實驗結(jié)果

由以上結(jié)果可知，該樣品的脫脂率與二氯甲烷接近，在鋼板表面處理中的脫脂效果較好。

2.8 樣品的耐腐蝕性能測定結(jié)果

2.8.1 硫酸銅點滴試驗與分析

通過在普通鋼板上涂刷油品形成一層液化膜，對形成的液化膜進行硫酸銅點滴試驗，測定其耐腐蝕時間，根據(jù)耐腐蝕時間來確定液化膜的性能。硫酸銅點滴試驗結(jié)果如表4所示。

表4 硫酸銅點滴試驗結(jié)果

由表4可知，在普通鋼板上涂刷樣品，可以形成一層致密的保護膜，耐蝕時間高達300 s以上，遠遠高于國家標準 GB/T 22316-2008(90 s)，但該樣品對鍍鋅板的耐腐蝕時間僅為12 s，表示其防腐性能較差，如用于制備改性的金屬加工乳化劑時，則需要補充一定含量水溶性的抗腐蝕性添加劑或助劑[8]。

2.8.2 極化曲線的測定與分析

鍍鋅板和普通鋼板在涂覆樣品前后的極化曲線分別如圖6、7所示，可以看出無論是鋼板還是鍍鋅板在涂覆樣品后自腐蝕電位均增大，說明該樣品有一定的耐腐蝕性能。通過分析軟件Z - View計算可知鋼板的線性極化阻抗值為338 Ω·cm2，涂覆了液膜后，該值增大為687 Ω·cm2，鍍鋅板的線性極化阻抗值為749 Ω·cm2，涂覆了液膜后，該值增大為1 148 Ω·cm2，因此也能說明該樣品有一定的抗腐蝕性能，但如需要對破乳化后的樣品再利用，仍需要補充抗腐蝕性添加劑或助劑[9]。

圖6 空白鍍鋅板與涂覆樣品后的極化曲線對比Fig. 6 Comparison of polarization curves of blank galvanized sheet and coated sample

圖7 空白鋼板與涂覆樣品后的極化曲線對比Fig. 7 Comparison of polarization curves of blank steel plate and coated sample

2.8.3 交流阻抗譜的測定結(jié)果

鍍鋅板和普通鋼板在涂覆樣品前后的交流阻抗譜分別如圖8和圖9所示。

圖8 空白鍍鋅板與涂覆樣品后的交流阻抗譜對比Fig. 8 Comparison of AC impedance spectrum of blank galvanized sheet and coated sample

圖9 空白鋼板與涂覆樣品后的交流阻抗譜對比Fig. 9 Comparison of impedance spectrum of blank steel plate and coated sample

從圖8和圖9可以看出，鍍鋅板和鋼板涂覆樣品后阻抗均變大，說明具有一定的耐腐蝕性能。

3 結(jié) 論

一種可破乳化的聚氧乙烯與聚氧丙烯烷基類醚樣品是一種表面活性極好的乳化劑，主要成分為非陰陽離子表面活性劑，聚合物中的含聚氧乙烯與丙烯鏈段與蓖麻油聚氧乙烯醚、OP - 10(辛基酚聚氧乙烯醚)的性能和結(jié)構(gòu)類似，作為一種表面活性極好的乳化劑，可應(yīng)用于鋼板大面積除油脫脂表面處理的環(huán)保方法，減少一些易揮發(fā)物在脫脂除油過程造成的環(huán)境污染，是值得大力推廣的產(chǎn)品。