涂料成分分析及检测方法的研究NEW

溶剂分析可用蒸馏法将溶剂从涂料中蒸出,也可直接进行分析。建议采用GC-MS进行定性,GC-FID进行定量。GC-MS,即气相色谱质谱联用仪,可以判断化合物的分子结构,适用于多组分混合物中未知组分的定性;GC-FID,即装配氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱仪,因其稳定性好、线性范围宽(可达106以上)等特点,较GC-MS更适合进行溶剂定量。GC-MS定性时采用非极性柱,用合适溶剂(常用如二氯甲烷、丙酮)将涂料样品稀释过滤后进样测试。在非极性柱上,溶剂基本按沸点依次出峰,然后通过保留时间和NIST谱库检索来确定溶剂成分。

GC-FID定量前要测试溶剂的校正因子,以苯和乙酸乙酯为例说明。称取等量的苯(内标物)和乙酸乙酯(常见溶剂),用N,N-二甲基甲酰胺稀释后上GC-FID测试,以苯的校正因子为1,计算乙酸乙酯相对于苯的校正因子。定量时先称样品和苯,然后用N,N-二甲基甲酰胺稀释过滤后进样测试(如果定性阶段发现样品中含有N,N-二甲基甲酰胺,可改用其他溶剂稀释),用内标法计算溶剂含量。如果样品是天那水,可直接进样,采用校正面积归一法计算各组分含量。

成膜物主要由树脂组成。由于树脂难气化,普通气质联用仪不适用,主要采用红外光谱仪定性。红外光谱仪可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构,根据吸收峰的强度判断各组分的含量。为了更快地由红外光谱图检定未知物,实验室除使用商品谱库外,还要自建谱库,收集常用原材料谱图,方便检索及对照。

2.1.1直接将涂料涂于溴化钾盐片,然后置于红外光箱烤干后上红外光谱仪采集谱图。根据总谱图初步判断主体成分,然后选择合适溶剂萃取树脂。如果样品中含有较多的无机填料,根据总谱很难得到有关混合树脂的信息,这时可直接用合适溶剂稀释样品,高速离心沉淀填料,取上清液作红外谱图。

2.1.3填料可用溶剂多次萃取离心样品,直把填料与树脂完全分离,然后烘干做溴化钾压片确定其成分。也可将样品置于马弗炉中,500℃烘烤2h,除有机物,用减量法称重确定填料含量,再做溴化钾压片确定其成分。

醇酸树脂主要是由多元醇、多元酸与脂肪酸合成的树脂,一般用甘油和植物油进行酯交换,再和苯酐缩聚而成,其中长碳链饱和和不饱和脂肪酸都来自植物油。醇酸树脂中植物油的类型很难从红外谱图上分析,尤其是当醇酸树脂和其他树脂相混后更难分析,要先使醇酸树脂水解甲酯化,再用GC-MS分析脂肪酸甲酯的成分,然后用GPC测试分子量辅助分析,具体方法如下:

醇酸树脂水解过程:在10mL试管内,称取醇酸树脂0.2g,加入丁酮试剂1.5mL将样品溶解;加入1mL0.4mol/LKOH甲醇溶液,摇动10min;加入1.5mL石油醚,摇动5min;加入1.5mL水,摇动5min,静置分层,取上层萃取液进行GC-MS分析。判断依据:大豆油醇酸树脂主峰为油酸甲酯和亚油酸甲酯;椰子油醇酸树脂谱图有明显的月桂酸甲酯;亚麻油醇酸树脂主峰为亚麻酸甲酯。

总结:概括地说,涂料溶剂分析相对简单,GC-MS定性加GC-FID定量即可取得良好效果,难点在于成膜物和助剂分析。由于涂料样品的复杂性和多变性,分离剖析并没有严格不变的程序,需要多种分离方法以及多种仪器联用。首先要了解其用途及技术要求,分析时可先用红外光谱做初步判断,掌握其主要成分类型后,再去选择合适的分析方法,这样才能事半功倍。

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