小核磁测聚丙烯等规度

聚丙烯(PP)是无色半透明、无毒的热塑性树脂,与其它通用热塑性塑料相比,具有相对密度小、价格低以及综合性能较好等特点,被广泛地应用于化工、建筑、家电、农业、交通运输等多个领域。

按照取代甲基的立体位置排列方向和次序的不同,聚丙烯可分为等规、间规和无规聚丙烯三种,一般工业生产的均聚聚丙烯以等规物为主要成分。本文主要介绍小核磁测聚丙烯等规度的原理。

等规和间规聚丙烯属于立构规整性聚合物,而表示立构规整性聚合物含量的百分数又称为等规度。

通过测定等规度,能够了解聚丙烯分子的空间结构规整程度和产品的结晶性能。等规度越高,其规整程度、结晶度也越高,产品的硬度、刚度、模量、断裂和屈服强度等机械性能都有所增加,熔点、热稳定性、耐老化性和耐幅射性能也相应提高,而韧性、抗冲击性、断裂伸长率等性能则有所下降。

半岛(中国)PQ001系列低场核磁共振分析仪

目前测试聚丙烯等规指数常用的分析方法主要有:有机溶剂萃取称量法和小核磁法等。

有机溶剂萃取称量法萃取时间长,需要24个小时,溶剂有毒有害。且受到诸多因素的影响,如:聚丙烯颗粒大小、试样的干燥程度、试样量、萃取溶剂的使用量、抽提次数、试样萃取时间、温度、试样冷却时间和萃取后烘干时间等等,都对结果的准确度有影响。

小核磁法具有分析速度快,准确度高、无污染和成本低等优点,适用于研发与工业质检。

小核磁测聚丙烯等规度原理是:采用射频脉冲激发样品,使处于低能级的原子核跃迁到高能级。当外加射频脉冲关闭后,高能级的原子核回跃迁到低能级,此时产生了核磁共振信号。所观测到的核磁信号是随时间指数衰减的信号,信号衰减的过程称为驰豫过程。该衰减信号可以提供两个信息,一是,核磁信号的强度取决于样品中所测量原子核的数目,二是,信号衰减的速度取决于所测量原子核的运动状况。等规、间规聚丙烯的核磁信号衰减得快,而无规聚丙烯中的核磁信号衰减慢得多。

基于核磁信号的这两个特点,对聚丙烯进行不同的激发和采样,可以得到对应的数据。进一步利用等规和间规聚丙烯共振衰减信号与正庚烷萃取值之间的比例关系,建立线性关系的标准曲线,并由此准确测定聚丙烯的等规度。