熱重-紅外(TG-FTIR)聯(lián)用技術(shù)在PA6熱解研究上的應(yīng)用
天津港東科技股份有限公司? 應(yīng)用分析部
摘要
PA6(尼龍6),是半透明或不透明乳白色粒子,具有熱塑性、輕質(zhì)、韌性好、耐化學(xué)品和耐久性好等特性,一般用于汽車零部件、機(jī)械部件、電子電器產(chǎn)品、工程配件等產(chǎn)品。PA6為大分子鏈上含有酰胺基團(tuán)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的一類聚合物,其熱降解機(jī)理對于阻燃研究來說是相當(dāng)重要的。
1 實(shí)驗(yàn)方法
1.1 樣品及儀器
PA6(尼龍6,顆粒狀,德國巴斯夫公司生產(chǎn),工業(yè)品)
FTIR-850
可加熱氣體室及傳輸線附件
TG 209 F1(德國耐馳公司)
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1.2實(shí)驗(yàn)程序設(shè)定
1.2.1 TGA設(shè)定
氣氛為30ml/min的高純氮?dú)?/span>
熱重分析的起始溫度為30℃,以升溫速率10℃/min升至700℃。
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1.2.2 可加熱氣體室及傳輸線溫度設(shè)定
傳輸線接口溫度為200℃
傳輸線溫度為210℃
可加熱氣體室溫度為210℃
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1.2.3 FTIR-850設(shè)定
分辨率為4cm-1,測定范圍4000-400cm-1。
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1.3 實(shí)驗(yàn)方法
通氣30min后,在FTIR-850軟件中開啟連續(xù)采集,采集間隔為1min,選擇等待trigger。
取一粒PA6顆粒放入樣品坩堝中,按1.2設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行TGA與FTIR。
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2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
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圖1 ?TG曲線及其一階導(dǎo)數(shù)曲線
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從圖1中可以看出,PA6在N2氣氛中的熱分解過程只有一個(gè)失重區(qū)間,其熱失重溫度范圍主要發(fā)生在360—490℃,DTG曲線上只有一個(gè)失重峰,在450℃(43min)左右時(shí),其熱降解速率達(dá)到最大,說明PA6的熱降解是一步完成的,借助FTIR可以對其熱解過程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行研究。
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圖2?43min時(shí)PA6的熱降解氣相產(chǎn)物的FTIR譜圖
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43min時(shí)3000-2800cm-1,2400-2300cm-1,1800-1700cm-1處的峰值達(dá)到最大,這和DTG曲線完全一致。從圖2中可以看出,在2900cm-1附近出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰,經(jīng)分析是烷基和CO2的吸收峰,而在1710.88cm-1出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰應(yīng)為酰胺基的吸收峰,928 cm-1和961cm-1的吸收峰為酰胺IV的CONH變形振動(dòng)吸收峰。結(jié)合PA6的主鏈結(jié)構(gòu)可推斷出以上吸收峰是主鏈降解后形成內(nèi)酰胺的低聚物所造成的。1500?cm-1附近為H2O的吸收峰,2300cm-1附近為CO2的吸收峰,這說明此時(shí)氣相產(chǎn)物含有水和二氧化碳。
從以上結(jié)果可以看出,TG-FTIR聯(lián)用技術(shù)是研究聚合物熱降解行為或機(jī)理的一個(gè)有用工具。