[发明专利]丁腈橡胶中结合丙烯腈含量的红外光谱测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶微观结构含量的分析方法，具体是丁腈橡胶中结合丙烯腈含量的红外光谱测定方法。

背景技术

丁腈橡胶（NBR）是丁二烯和丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。NBR中含有极性基团腈基，具有良好的耐油、耐溶剂及耐热老化性能，广泛用于汽车、航空航天、石油化工、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域。

结合丙烯腈含量对NBR的质量和性能有着重要影响，结合丙烯腈含量的多少影响橡胶分子链内旋转的难易程度和分子间作用力，从而影响分子链的柔性和产品的物理机械性能。NBR中结合丙烯腈含量一般有36%～41%、31%～35%、25%～30%、18%～24%等四种，丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性相应下降。在多元化产品开发过程中，结合丙烯腈含量是重要的控制指标，且所有NBR产品标准中都有结合丙烯腈含量的指标要求，必须进行测定。

丁腈橡胶包括1,4反式-聚丁二烯、1,2-乙烯基-聚丁二烯、1,4顺式-聚丁二烯和结合丙烯腈四种微观结构，在聚合过程中，残留有未参加聚合反应的游离丁二烯和游离丙烯腈，为满足产品的使用性能，在后续加工过程中，会加入少量添加油和抗氧剂。

目前，测定NBR中结合丙烯腈含量的方法有燃烧法、凯氏定氮法、自动蒸馏装置法、红外法和裂解色谱法。

燃烧法、凯氏定氮法、自动蒸馏装置法原理相同，均为测出氮元素的质量百分含量，然后换算成结合丙烯腈的质量百分含量。其中国际标准ISO24698-1-2008“Rubber,raw—Determination of bound acrylonitrile content inacrylonitrile-butadiene rubber(NBR)Part1:Combustion（Dumas）method”（生橡胶丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）中结合丙烯腈含量的测定第一部分：燃烧法）”规定了燃烧法测定丁腈生胶中结合苯乙烯含量的具体内容，包括待测试样在乙醇中抽提，在高纯氧环境下燃烧，使待测试样中的氮元素转化为氮氧化物，然后氮氧化物在催化剂的作用下还原为氮气，通过检测器的响应值得到氮元素的质量百分含量，最后再将氮元素的质量百分含量换算为结合丙烯腈的质量百分含量。该方法所测氮元素的质量百分含量是待测试样中所有含氮物质的总和，结合丙烯腈含量的测定结果易受游离丙烯腈的影响。SH/T1157-1997行业标准“丁腈橡胶中结合丙烯腈含量的测定”和SH/T1503-92行业标准“丁腈胶乳中结合丙烯腈含量的测定”规定了凯氏定氮法测定丁腈生胶和胶乳中结合丙烯腈含量的具体内容，该方法在含硒催化剂存在下，使用催化剂和硫酸消解待测试样，使丙烯腈中的氮转化成硫酸氢铵，加入碱液后蒸馏，再用硼酸溶液吸收蒸馏出的氨，最后用硫酸标准滴定溶液滴定。该方法所用催化剂含有硒粉，毒性较大，不利于环保；整个实验包括抽提、干燥、消解、氮元素的转化反应、蒸馏、吸收和滴定等步骤，过程繁琐，耗时长；吸收步骤中对实验仪器气密性要求较高，易发生倒吸引起爆炸；实验步骤多，结果易受人员操作水平的影响，实验结果重复性得不到保证。“K05型自动蒸馏装置在丁腈橡胶结合丙烯腈含量测定中的应用”，罗舜皓，《化工自动化及仪表》，第38卷，第1140～1142页，2011年9月。实验步骤与凯式定氮法相同，区别在于将氮元素的转化反应、蒸馏和吸收三个步骤放在自动蒸馏装置中进行，该方法降低了实验仪器气密性的要求，但凯式定氮法过程繁琐、实验结果易受人员操作水平影响的缺点仍然存在。