[发明专利]一种鉴定高顺式、低顺式聚异戊二烯橡胶的方法

说明书

本发明公开一种鉴定高顺式、低顺式聚异戊二烯橡胶的方法。该方法是采用裂解气相色谱质谱联用仪测定不同二聚体含量的范围，明确聚异戊二烯橡胶属于高顺式聚异戊二烯橡胶或低顺式聚异戊二烯橡胶。聚异戊二烯橡胶样品经过高温裂解器的裂解产生许多裂解产物，裂解产物经过色谱柱的分离、质谱仪的检测，可以明确每种物质的成分，根据峰面积的比值，来确定不同二聚体的含量，含量在7.0%‑8.0%之间为低顺式聚异戊二烯橡胶；含量在4.0%‑5.0%之间为高顺式聚异戊二烯橡胶。该方法适用于生胶、混炼胶及硫化橡胶，结果准确可靠。

技术领域

本发明涉及一种鉴定高顺式、低顺式聚异戊二烯橡胶的方法，采用裂解气相色谱质谱联用仪。本发明属于橡胶检测技术领域。

背景技术

聚异戊二烯橡胶又称合成天然橡胶，是一种综合性能好的通用型合成橡胶，目前国内的对合成天然橡胶的合成采用不同的催化体系，合成方式的不同导致顺式-1,4-聚异戊二烯的含量有差异。用齐格勒型催化的异戊橡胶，其顺式-1,4-结构含量97%；使用锂型催化剂的异戊橡胶顺式-1,4-结构含量为92%。

裂解气相色谱质谱法是（Pyrolysis Gas Chromatography Mass SpectrometryDetector，PyGCMSD）将微量高分子样品在惰性气氛中被快速加热而生成许多裂解产物，并直接将它们导入气相色谱系统分离，通过质谱检测器检索，从所得裂解产物的质谱图来分析该高分子的化学组成和结构的一种方法。PyGCMSD法弥补了气相色谱质谱仪无法检测固体样品的缺点，并且提供用其它方法无法得到的独特信息。

当聚异戊橡胶经过混炼、硫化成橡胶制品后，使用化学法和红外光谱法很难区分两种结构相似、含量有少量差异的聚异戊橡胶，而质谱法是质谱法是精准测定物质分子量的一种方法，它使用化合物的指纹-质谱图可以鉴定组成。

目前，使用裂解气相色谱质谱联用仪法测定聚异戊二烯橡胶高顺式、低顺式的方法尚未见有公开指导。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是提出一种采用裂解气相色谱质谱仪鉴定高顺式聚异戊二烯和低顺式聚异戊二烯的方法。

技术方案：

本发明通过将样品放入裂解器中在合适裂解温度下裂解，从高顺和低顺聚异戊二烯橡胶的热裂解色谱-质谱分析看出在固定的温度下热裂解产物是固定的，从主链断裂生成异戊二烯的单体和二聚体（不同的同分异构体）。裂解反应过程开始于聚合物或分子中的薄弱点，特别是在叔碳或仲碳原子的部位，形成自由基后，自由基相邻碳原子的C-H键和C-C键就容易发生断裂，进而导致丢失单体的连锁反应。聚异戊二烯橡胶的裂解主要是从主链的碳原子开始断裂，说明C-C键的离解能比C-H键的离解能低，当受热时易发生C-C键断裂，生成游离基，进而游离基相互反应、抽取氢反应或歧化反应等，形成各种产物。分别为异戊二烯（聚异戊二烯单体）、1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯（聚异戊二烯二聚体）、4-甲基-1-（1-甲基乙烯基）-环己烯（聚异戊二烯二聚体）、双戊烯（聚异戊二烯二聚体）四个主要裂解产物（见图1）。表明聚异戊二烯橡胶在高温裂解时，不但发生了初级热解反应和环化反应，而且裂解产物发生了二次热解反应和二次无规断裂反应，正是由于这些原因导致了聚异戊二烯橡胶裂解比较复杂。

为实现高顺式聚异戊二烯橡胶和低顺式聚异戊二烯橡胶的鉴别，需要计算一个单体峰面积和三个二聚体的峰面积，然后用1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯（即第一个聚异戊二烯单体）的峰面积与峰面积总和（单体和三个二聚体）之比来实现鉴别高顺式聚异戊二烯橡胶和低顺式聚异戊二烯橡胶。

有益效果：