熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在ABS熱解研究上的應(yīng)用
摘要
熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在ABS熱解研究上的應(yīng)用 熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在ABS熱解研究上的應(yīng)用
ABS樹脂是使用泛的工程塑料之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS在加工成型過程中基本上處于高溫熔體狀態(tài)，極易遭受熱氧降解和水解，所以研究其熱降解機(jī)理是相當(dāng)重要的。
1 實(shí)驗(yàn)方法
1.1 樣品及儀器
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，顆粒狀，POLIMAXX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）
1.2實(shí)驗(yàn)程序設(shè)定
1.2.1 TGA設(shè)定
氣氛為40ml/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900℃。
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℃
1.2.3 FTIR-850設(shè)定
分辨率為4cm-1，測定范圍4000-400cm-1。
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ABS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。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
圖1 TG曲線及其一階導(dǎo)數(shù)曲線
從圖1中可以看出，ABS在N2氣氛中的熱分解過程只有一個失重區(qū)間，其熱失重溫度范圍主要發(fā)生在330—500℃，DTG曲線上只有一個失重峰，在430℃（40min）左右時，其熱降解速率達(dá)到，說明ABS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。
圖2 40min時ABS的熱降解氣相產(chǎn)物的FTIR譜圖
40min時3000-2800cm-1, 1700-1400cm-1，700cm-1附近處的峰值達(dá)到，這和DTG曲線一致。從圖2中可以看出，699.72cm-1是苯環(huán)的單取代吸收峰，1500 cm-1附近是苯環(huán)的吸收峰，1600 cm-1是C=N和C=C雙鍵的吸收峰，2871.91 cm-1和2943.24 cm-1是亞甲基的吸收峰，3029.90 cm-1和3067.24 cm-1代表乙烯基上C-H的伸縮振動吸收峰。
2240 cm-1處沒有發(fā)現(xiàn)氰基的吸收峰，而1600 cm-1處有C=N吸收峰，說明ABS分解前氰基已經(jīng)發(fā)生環(huán)化反應(yīng)。在N2氣氛下，ABS的分解在670 cm-1,2358 cm-1,3745 cm-1,3675cm-1處沒有吸收峰，說明ABS的無氧分解過程中沒有二氧化碳和水產(chǎn)生。
熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在PA66熱解研究上的應(yīng)用 摘要
PA66（尼龍66），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。PA66在加工成型過程中基本上處于高溫熔體狀態(tài)，極易遭受熱氧降解和水解，所以研究其熱降解機(jī)理是相當(dāng)重要的。
1 實(shí)驗(yàn)方法
1.1 樣品及儀器
PA66（尼龍66，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）
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℃。
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℃
1.2.3 FTIR-850設(shè)定
分辨率為4cm-1，測定范圍4000-400cm-1。
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PA66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。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
圖1 TG曲線及其一階導(dǎo)數(shù)曲線
從圖1中可以看出，PA66在N2氣氛中的熱分解過程只有一個失重區(qū)間，其熱失重溫度范圍主要發(fā)生在360—490℃，DTG曲線上只有一個失重峰，在430℃（40min）左右時，其熱降解速率達(dá)到上限，說明PA66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。
圖2 40min時PA66的熱降解氣相產(chǎn)物的FTIR譜圖
40min時3000-2800cm-1,2400-2300cm-1,1800-1700cm-1處的峰值達(dá)到上限，這和DTG曲線一致。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，928 cm-1和961cm-1的吸收峰為酰胺IV的CONH變形振動吸收峰。結(jié)合PA66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。3331 cm-1和1500 cm-1附近為H2O的吸收峰，2300cm-1附近為CO2的吸收峰，這說明此時氣相產(chǎn)物含有水和二氧化碳。在1710cm-1沒有出現(xiàn)酰胺基的強(qiáng)吸收峰，這一現(xiàn)象可區(qū)分PA66和PA6。
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)理的一個有用工具。
