一種紅外光譜法測定聚氨酯中?NCO含量的方法與流程

本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外光譜技術(shù)測定聚氨酯中-nco含量的方法，提供了一種依據(jù)-nco的紅外光譜特征峰來定量-nco的檢測方法。

背景技術(shù)：

在聚氨酯的制備過程中，二異氰酸酯會與多元醇反應(yīng)合成含端異氰酸酯基團（-nco）的聚氨酯預(yù)聚體，其中游離的-nco遇到含活潑氫的物質(zhì)會發(fā)生擴鏈、支化或交聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致凝膠或形成彈性體，進而影響聚氨酯材料的穩(wěn)定性性能。因此在實驗或生產(chǎn)過程中對-nco的含量的控制尤為重要。

目前測定-nco含量的方法主要有化學分析法（熊軍,孫芳,杜洪光.丙酮-二正丁胺滴定法測定聚氨酯中的異氰酸酯基[j].分析試驗室,2007,26(8):73-76.）、電位滴定法（劉曉冬.電位滴定法測定聚氨酯中游離-nco的含量[j]．

化學工程師,2002(4):28-29.）可見分光光度法（王靜，管狄華．分光光度法測定聚氨酯中微量異氰酸酯基[j].聚氨酯工業(yè),2003,18(4):49-51.和putilinaon，lyapunlv，masioll。comparativeassessmentofphotometricmethodsforthedeteminationof2,4-tolylenediisocyanateinair[j]．gigtrpmfzabol,1989(2):47-53.等）、和紅外光譜法（leikiniv，zharkovvv.determinationofresidualisocyanateandhydroxygroupcontentinthermoplasticpolyurethanebasedonmethylenediisocyanate[j].plastmassy,1989(5):73-78.和巫淼鑫,杜郢,楊陽,王剛,姚致遠,高山[j].涂料工業(yè),2010,40(7):69-72.等）?；瘜W分析法和電位滴定法是目前較為普遍使用的分析方法，但是其溶劑用量大，污染環(huán)境，分析時間較長且檢測限高，對于微量-nco含量的檢測誤差大。分光光度法可用于微量-nco的檢測，但是需要顯色劑等各種試劑，步驟繁瑣，分析時間長，成本較高。紅外光譜法是利用-nco在紅外2272cm^-1處的特征吸收峰來測定-nco含量，是一種非常有效的方法。目前利用紅外光譜定量主要采用的是溴化鉀壓片法（leikiniv，zharkovvv.determinationofresidualisocyanateandhydroxygroupcontentinthermoplasticpolyurethanebasedonmethylenediisocyanate[j].plastmassy,1989(5):73-78.）和密封池法（巫淼鑫,杜郢,楊陽,王剛,姚致遠,高山[j].涂料工業(yè),2010,40(7):69-72.）。其中溴化鉀壓片法是將試樣與kbr壓片，測量薄片的厚度和質(zhì)量，并在2272cm^-1處測定吸光度，就可根據(jù)標準曲線計算試樣中-nco的含量。該方法步驟繁瑣，且精密度較差。密封池法將預(yù)聚體樣品溶于溶劑，注入到密封池,測定其在2272cm^-1處的吸光度，就可根據(jù)標準曲線計算出樣品中-nco的含量。該方法需要用到有毒揮發(fā)性溶劑污染環(huán)境，密封池清洗困難。

本發(fā)明利用一種新型紅外光譜儀的測定方法實現(xiàn)了對微量-nco的快速測定，整個過程簡單，不需要稀釋樣品，不污染環(huán)境，且方法精密度和準確度高。為聚氨酯實驗和生產(chǎn)過程中殘留-nco的實時快速監(jiān)測提供了一種有效的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種微量游離-nco含量的實時快速檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用液體透射分析技術(shù)，只需要把樣品滴到測量區(qū)域，轉(zhuǎn)到特定光程測量頭就可以進行測量，測量完畢只要擦洗就可以清潔測量臺。同時三個可變光程dialpath可以實現(xiàn)一種不同濃度范圍-nco含量的檢測。

一種紅外光譜測定聚氨酯中-nco含量的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

1）標準樣品的配制：首先利用化學滴定法測定較高濃度純的異氰酸酯固化劑中-nco的濃度，作為標準儲備母液。然后利用三乙酸甘油酯將標準儲備母液稀釋為1-6級標準工作溶液。

2）標準工作曲線的繪制：在紅外光譜儀背景掃描后，將步驟1）配制好的1-6級標準工作溶液直接滴在紅外光譜儀的測量區(qū)域，轉(zhuǎn)到特定光程進行測定。以每級標準樣在2272cm^-1處紅外峰的峰面積x為橫坐標、其相應(yīng)的各級標準工作溶液的濃度y(%)為縱坐標繪制標準工作曲線，計算得到標準工作曲線的回歸方程。

3）聚氨酯樣品中-nco含量的測定：將待測聚氨酯樣品直接滴在紅外光譜儀的測量區(qū)域，轉(zhuǎn)到特定光程進行測定。將得到的紅外譜圖中2272cm^-1處紅外峰的峰面積代入步驟2)中的標準曲線回歸方程，計算得到聚氨酯樣品的-nco含量。

其中，步驟1）中所述的純異氰酸酯固化劑為hdi、tdi、ipdi。

步驟1）中所述1-6級標準工作溶液的濃度為0.02%~0.2%、0.05%~2.0%.

步驟2）中所述的紅外光譜儀為agilentcary630傅里葉紅外光譜儀。

步驟2）中所述的特定光程有50μm和200μm。

本發(fā)明通過直接滴入式測量簡單快速的完成了對聚氨酯樣品中-nco含量的測定。整個過程不需要像kbr壓片那樣復(fù)雜，滴入式測量，可以直接分析粘稠樣品，不需要像密封池那樣加入溶劑稀釋樣品，清洗困難；不需要光程墊片，沒有泄漏和干涉條紋問題。隨時都可進行分析，多個光程可選擇，可以分析不同濃度范圍的樣品。同時，本發(fā)明測定方法的準確度和精密度高，檢測限低，為聚氨酯樣品中微量-nco含量的檢測提供了一種簡單有效的方法。

附圖說明

圖1為0.02%~0.2%標準nco樣品的紅外光譜圖。

圖2為光程為200μm的標準工作曲線圖。

圖3為光程為50μm的標準工作曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明的測定方法。

1、光程選擇：儀器配有三種光程一體的測量區(qū)域分別為50μm、100μm和200μm。在保證不超量程的檢測范圍內(nèi)，光程小的可實現(xiàn)較高濃度物質(zhì)含量的測定，光程大的可實現(xiàn)較低濃度物質(zhì)含量的測定。為了實現(xiàn)對-nco含量較寬的檢測范圍，本文分別選擇50μm和200μm兩種光程來建立標準范圍。

2、標準工作溶液的配制：采用行業(yè)標準hg/t2409-1992中要求的化學滴定法測定異硫氰酸酯固化劑母液的-nco含量，根據(jù)光程的選擇利用色譜級的三乙酸甘油酯將母液稀釋成1-6級的標準工作溶液，具體的溶液濃度見下表1所示。

表1不同光程的標準工作溶液濃度

3、標準工作曲線的繪制：選定測量光程后將測量區(qū)域用乙醇清潔干凈擦干后進行背景掃描，然后用滴管直接在測量區(qū)域上從低濃度到高濃度分別滴入一滴標準物質(zhì)進行采樣掃描得到每級標準工作溶液的紅外譜圖。以譜圖中2272cm^-1處-nco特征峰的峰面積為橫坐標x，以標準物質(zhì)的濃度為縱坐標y（%），繪制標準曲線，具體的回歸方程和相關(guān)系數(shù)見下表2。

表2不同光程的標準工作曲線及相關(guān)系數(shù)

4、本發(fā)明方法的回收率及精密度

在聚氨酯預(yù)聚體樣品中分別加入低、中、高不同濃度水平的標準溶液，每組濃度水平制作6份加標樣品，分別進行測定分析，并根據(jù)加標量和加標后測定值計算-nco的回收率及6組測定值的相對標準偏差，具體結(jié)果見下表3所示。

表3不同光程的樣品回收率及精密度

注：檢測結(jié)果單位為%，rsd代表相對標準偏差（精密度）。

由表3統(tǒng)計的結(jié)果可以看出，在3個加標水平上，-nco的平均回收率均在98~100%之間，說明本發(fā)明提供的測定方法準確性高，樣品測試結(jié)果的平均rsd＜5%，說明本發(fā)明測定方法的重復(fù)性好。