熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在EVA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

EVA（乙烯—乙酸乙烯共聚物）是重要的塑膠原料，EVA由于在分子鏈中引入了乙酸乙烯單體，從而降低了高結(jié)晶度，提高了柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能，被廣泛應(yīng)用于發(fā)泡鞋料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠、電線(xiàn)電纜及玩具等領(lǐng)域。因此了解、研究其熱降解過(guò)程是很重要的。

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1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1?樣品及儀器

EVA（乙烯—乙酸乙烯共聚物，顆粒狀，日本三井公司生產(chǎn)，工業(yè)品）

FTIR-850

可加熱氣體室及傳輸線(xiàn)附件

TG 209 F1（德國(guó)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40℃（保持1min），以升溫速率60℃/min快速升至180℃，然后以20℃/min升至600℃。

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1.2.2?可加熱氣體室及傳輸線(xiàn)溫度設(shè)定

傳輸線(xiàn)接口溫度為200℃

傳輸線(xiàn)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(cè)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(kāi)啟連續(xù)采集，采集間隔為1min，選擇等待trigger。

將EVA顆粒切小，取4mg左右放入樣品坩堝中，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(xiàn)及其一階導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)

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從圖1中可以看出，EVA在N₂氣氛中的熱分解過(guò)程分為兩個(gè)階段，DTG曲線(xiàn)上有兩個(gè)失重峰：第一個(gè)熱失重溫度范圍主要發(fā)生在320—400℃，這個(gè)范圍內(nèi)在370℃（13min）時(shí)，熱降解速率達(dá)到上限；第二個(gè)熱失重溫度范圍主要發(fā)生在400—500℃，這個(gè)范圍內(nèi)在450℃（17min）左右時(shí)，其熱降解速率達(dá)到上限，借助FTIR可以對(duì)其熱解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行研究。

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圖2 EVA分解過(guò)程中不同時(shí)間處逸出氣體的紅外譜圖

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圖2的曲線(xiàn)1為圖1中位于373.4℃（13?min）處逸出氣體的紅外譜圖，即EVA第一個(gè)失重階段所放出氣體的紅外譜圖，經(jīng)譜圖檢索，可看到曲線(xiàn)1與乙酸的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖基本一致。由此可確定EVA在第一個(gè)失重階段的確會(huì)逸出乙酸。

圖2的曲線(xiàn)2,3,4,5分別代表圖1中15 min，16 min，17 min，20min處逸出氣體的紅外譜圖，對(duì)應(yīng)的溫度分別為，412.0℃，432.5℃，452.5℃，513.2℃。由于乙酸中甲基的比例很小，所以曲線(xiàn)1、2中2960cm^-1處基本看不到甲基的特征峰。當(dāng)?shù)谝淮问е亟Y(jié)束時(shí)，曲線(xiàn)3和4中仍克看到羰基的特征峰，但其慢慢降低，說(shuō)明乙酸逸出在逐漸減少，同時(shí)曲線(xiàn)4出現(xiàn)了明顯的甲基特征峰（2960cm^-1），說(shuō)明已有揮發(fā)性脂肪烴逸出。曲線(xiàn)5中可看到羰基的特征峰已經(jīng)消失，而甲基的特征峰十分顯著，說(shuō)明此時(shí)逸出氣體為揮發(fā)性脂肪烴，逸出氣體成分十分復(fù)雜并且疊加在一起。因此，紅外譜圖的的識(shí)別相當(dāng)困難。若有需要，可將其與蒸汽相紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)中已知的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較和識(shí)別。