一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法。本发明专利技术先通过TGA得到无机填料改性助剂的梯度分解温度，设置合适的热脱附温度程序和热裂解条件，通过PyGC

【技术实现步骤摘要】
一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法


[0001]本专利技术涉及成分分析方法
，更具体的，涉及一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法。

技术介绍

[0002]无机填料作为无机物，其表面结构与树脂的分子结构相差较大，使得其与树脂的相容性较差。通常需要使用改性助剂对无机填料进行表面改性，通过分子链或物理作用将无机填料与树脂紧密结合起来，以获得更好的效果。因此，对于无机填料改性助剂的定性分析就尤为重要。
[0003]一般来说，无机填料使用的改性助剂主要包括表面活性剂、偶联剂、成膜剂、润滑剂等，对于玻璃纤维和碳纤维来说，改性助剂又称为浸润剂。常用的成膜剂的种类主要有：聚酯类、环氧类、聚氨酯类、丙稀酸酯类、PVAC类共聚物；偶联剂的种类主要有：钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂，铝钛复合偶联剂等；润滑剂的种类主要有：石蜡、醚类、醇的共聚物类、阳离子胺盐类、油酸酯类等。
[0004]根据GB/T 29761
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2013的记载，有如下三种方法对浸润剂的含量进行测定：方法A索氏萃取法：浸润剂能完全溶解于某一合适的溶剂时采用；方法B硫酸和双氧水混合溶液消解法：浸润剂部分硬化不能完全溶解于溶剂时采用；方法C高温分解法：浸润剂能在高温中完全分解时采用。但上述三种方法均只能确定浸润剂的含量，而未涉及定性分析。
[0005]中国专利申请CN102564991A公开了一种玻纤表面浸润剂定性分析方法，先分别使用蒸馏水、丙酮、石油醚对浸润剂进行萃取分离，再将分离出的组分用红外进行分析。但该方法只适用于分析可溶于水、丙酮或石油醚的改性助剂，而对完全未知的改性助剂，如含有酚醛树脂的改性助剂，不溶于水、丙酮或石油醚，则不适用此方法。尚淑霞(几种复杂塑料助剂的综合剖析研究[D].东北师范大学,2008.)公开了一种对于未知塑料助剂的剖析方法，但因不能确定其组分，所以尝试使用几种常用的不同极性的溶剂对该样品进行溶解，通过GC
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MS的检测结果，比较溶解能力，才能确定适用什么溶剂进行溶解。该方法采用试错法进行溶剂萃取，耗时长、效率低，且测试结果不准确。
[0006]因此，需要开发出一种能够准确测定无机填料改性助剂的定性定量分析方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服上述现有技术所述的不能准确分析改性助剂成分的缺陷，提供一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法，包括如下步骤：
[0010]S1.对无机填料样品进行热重分析(TGA)，得到所述无机填料样品中改性助剂的梯度分解温度和含量；
[0011]S2.使用裂解气相色谱质谱联用(PyGC
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MS)双点法，对无机填料样品依次进行热脱
附和热裂解，根据所述梯度分解温度设定热脱附和热裂解的温度程序，通过碎片分析得到改性助剂的特征碎片；
[0012]S3.根据所述特征碎片，选择一种或几种靶向溶剂对无机填料样品进行萃取，得到萃取液；
[0013]S4.将萃取液去除溶剂后进行红外光谱(IR)分析，得到改性助剂的成分。
[0014]先通过TGA得到改性助剂的梯度分解温度，根据梯度分解温度设置合适的热脱附温度程序和热裂解条件，通过PyGC
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MS双点法，根据出峰保留时间与特征峰谱库标准比照，分析得到改性助剂经热脱附和热裂解后的特征碎片。通过特征碎片可以推断样品组分，再依此选择合适的靶向溶剂，对未知成分的改性助剂进行萃取、分离。通过TGA结合PyGC
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MS双点法对无机填料样品进行初步分析，可以准确、快速地确定合适的改性助剂萃取靶向溶剂，而不需要采用试错法耗时费力，也避免了选择不合适的萃取液造成改性助剂未被完全萃取，影响了分析准确性。
[0015]所述无机填料可以是碳纤维、玻璃纤维、活性碳酸钙、活性白云母、滑石粉等活性填料。
[0016]所述靶向溶剂可以为乙醇、丙酮、正己烷、四氢呋喃、氯仿、水、甲酸、甲苯或异丙醇等溶剂中的一种或几种。
[0017]对于不同的特征碎片，本领域技术人员经分析可以选择不同的萃取靶向溶剂：
[0018]特征碎片为环戊酮、己内酰胺或硬脂酸酰胺中的一种或几种时，选择乙醇作为萃取靶向溶剂；
[0019]特征碎片为环戊酮、异氰酸酯或二醇中的一种或几种时，选择四氢呋喃作为萃取靶向溶剂；
[0020]特征碎片为环氧乙烷、环氧丙烷、邻甲酚或双酚A中的一种或几种时，选择乙醇和甲苯混合液作为萃取靶向溶剂；
[0021]特征碎片为硅氧烷和/或烯烃时，选择乙醇水溶液或者异丙醇水溶液作为萃取靶向溶剂；
[0022]特征碎片为脂肪酸时，选择氯仿作为萃取靶向溶剂。
[0023]当特征碎片包括多种类型时，依次使用多种萃取靶向溶剂，进行萃取。
[0024]可选地，当特征碎片包括多种类型时，可以依次使用乙醇水溶液、四氢呋喃、乙醇/甲苯混合液、丙酮和氯仿作为萃取靶向溶剂，分别进行萃取。
[0025]优选地，步骤S1中所述热重分析的升温程序为：由30℃升温至600℃，升温速度10～20℃/min，氮气氛围；由600℃升温至750℃，升温速度10～20℃/min，空气氛围。
[0026]所述氮气的纯度≥99.999％。
[0027]活性无机填料经热重分析后，TGA图谱一般至少会显示两个失重台阶，其中第一失重台阶为0～100℃，一般为无机填料经热处理后的水分失重；第二失重台阶150～350℃，一般为改性助剂的易挥发份组分失重。对于含有聚合物的改性助剂，TGA图谱还会显示350～600℃的第三失重台阶，一般为改性助剂中聚合物的组分失重。
[0028]优选地，步骤S2中所述热脱附的升温程序中终点温度不低于TGA梯度分解温度中第二失重台阶的热重微分(DTG)的峰值温度。
[0029]更优选地，步骤S2中所述热脱附的升温程序中终点温度比TGA梯度分解温度中第
二失重台阶的DTG曲线的峰值温度高0～10℃。
[0030]优选地，步骤S2中所述热裂解的裂解温度不低于TGA梯度分解温度中第三失重台阶的DTG曲线的峰值温度，裂解时间为0.2～0.5min。
[0031]更优选地，步骤S2中所述热裂解的裂解温度比TGA梯度分解温度中第三失重台阶DTG曲线的峰值温度高100～200℃。
[0032]优选地，步骤S2中所述PyGC
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MS双点法的条件为：
[0033]热脱附阶段TD：炉温的初始温度为100℃，终温为250～360℃，恒温5～15min；
[0034]热裂解条件PY:550～600℃,裂解时间0.2～0.5min；
[0035]PyGC条件为：气相色谱柱DB
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5MS 30m
×
0.25mm
×
0.25μm；进样口温度280～320℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机填料改性助剂的定性定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.对无机填料样品进行TGA分析，得到所述无机填料样品中改性助剂的梯度分解温度和含量；S2.使用PyGC
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MS双点法，对无机填料样品依次进行热脱附和热裂解，根据所述梯度分解温度设定热脱附和热裂解的温度程序，通过碎片分析得到改性助剂的特征碎片；S3.根据所述特征碎片，选择一种或几种靶向溶剂对无机填料样品进行萃取，得到萃取液；S4.将萃取液去除溶剂后进行IR分析，得到改性助剂的成分。2.根据权利要求1所述定性定量分析方法，其特征在于，步骤S1中所述TGA分析的升温程序为：由30℃升温至600℃，升温速度10～20℃/min，氮气氛围；由600℃升温至750℃，升温速度10～20℃/min，空气氛围。3.根据权利要求1所述定性定量分析方法，其特征在于，步骤S2中所述热脱附的升温程序中终点温度不低于TGA梯度分解温度中第二失重台阶的DTG曲线的峰值温度。4.根据权利要求1所述定性定量分析方法，其特征在于，步骤S2中所述热裂解的裂解温度不低于TGA梯度分解温度中第三失重台阶DTG曲线的峰值温度，裂解时间为0.2～0.5min。5.根据权利要求1所述定性定量分析方法，其特征在于，步骤S2中所述PyGC
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MS双点法中：热脱附条件：炉温初始温度为100℃，终温为250～360℃，恒温5～15min；热裂解条件：裂解温度550～600℃,裂解时间0.2
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0.5min；PyGC条件为：气相色谱柱D...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓琼，庞承焕，李卫领，吴博，宁红涛，林宇，
申请(专利权)人：国高材高分子材料产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：