利用紅外光譜法對聚乙烯和聚丙烯進行剖析

胡文婷

（撫順石化公司烯烴廠，遼寧撫順 113006）

利用紅外光譜法對聚乙烯和聚丙烯進行剖析

胡文婷

（撫順石化公司烯烴廠，遼寧撫順 113006）

本文介紹了利用紅外光譜的特征譜帶對聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的多種結構進行鑒定的方法。

紅外光譜；特征譜帶；聚乙烯；聚丙烯

Abstract：This paper presents a method for characterizing the structure of polyethylene resin and polypropylene resin by using the characteristic spectrum of infrared spectroscopy.

Key words：infrared spectroscopy；characteristic band；polyethylene；polypropylene

1 利用紅外光譜鑒定不同品種的聚乙烯

聚乙烯是乙烯最重要的的下游產(chǎn)品，聚乙烯（PE）分三大類，即高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）。

高密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點為130℃，相對密度為0.941～0.960g/cm3。具有良好的耐熱性和耐寒性，化學穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機械強度好，介電性能，耐環(huán)境應力開裂性亦較好。

低密度聚乙烯為乳白色顆粒，無毒、無味，密度為0.916～0.930g/cm3。具有良好的延伸性、電絕緣性、化學穩(wěn)定性、耐低溫性和加工性能。分子結構不夠規(guī)整，結晶度低，結晶熔點也較低。

線性低密度聚乙烯為無毒、無味、乳白色顆粒，密度為0.918～0.935g/cm3，具有較高的軟化溫度和熔融溫度，有強度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優(yōu)點，還具有良好的耐環(huán)境應力開裂性，耐沖擊強度、耐撕裂強度等性能，并可耐酸、堿、有機溶劑等。

2 利用紅外光譜鑒定不同立構規(guī)整性的聚丙烯

聚丙烯（PP）是一種結構規(guī)整的結晶性聚合物，為淡乳白色粒料、無味、無毒、質(zhì)輕的熱塑性樹脂。相對密度為0.90～0.91g/cm3，是通用樹脂中最輕的一種。機械性能良好，耐熱性能良好，其熔點為170℃左右，在無外力作用下，150℃不變形，化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機溶劑。聚丙烯缺點是易老化，低溫時變脆，低溫沖擊強度差，但可用加入添加劑、共混或共聚等方法來改進。

聚丙烯的紅外光譜的最強譜帶出現(xiàn)在：2 962～2 920cm-1，2 872～2 852cm-1，1 465～1 459cm-1，1 378～1 375cm-1，它的特征譜帶是 ：1 162～1 156cm-1，973～971cm-1。

聚丙烯的規(guī)整的構型（立構規(guī)整性）和紅外吸收間有一相關關系，這是因為規(guī)整的構性有利于產(chǎn)生構象有序，因而影響紅外吸收。在全同立構（等規(guī)）聚丙烯中，它的甲基是在一面有序排列的，它的聚合體差不多是完全結晶的。在間同立構（間規(guī)）聚丙烯中，它的甲基是有規(guī)則的交替排列著，而無規(guī)立構聚丙烯的特征是任意排列的。在C—H鍵的吸收區(qū)域（3 000～2 800cm-1）和甲基的非對稱變形振動峰（1 460～1 430cm-1），吸收幾乎與構型無關，就不作考慮。叔碳上的氫變形振動與CH2的搖擺振動和一個晶格振動耦合只有在全同立構聚丙烯的螺旋結構中發(fā)生，所以，全同立構聚丙烯的光譜中在1 380～1 350cm-1的吸收與其他兩個不同。在1 330～1 200cm-1區(qū)域包含的若干弱的吸收峰很顯然與構象有關，因而也與立構規(guī)整性有關。在1 150～1 170cm-1區(qū)域顯示了C—C鍵與不同C—H的變形振動的結合的復雜振動的吸收，構象的影響是顯然的。在1 167cm-1處的吸收峰是全同立構聚丙烯的螺旋結構的高度特征，在間同立構聚丙烯中沒有這個峰。在1 130～950cm-1區(qū)域的吸收很弱，對全同立構體和間同立構體這些吸收是不同的。從1 000～950cm-1區(qū)域的吸收是由于CH3的搖擺振動與C—C鍵的振動的特征耦合而產(chǎn)生的，因而它與構象有關。

3 利用紅外光譜鑒定聚烯烴是否交聯(lián)和結晶

在無定形聚乙烯中，720cm-1處的峰是單一的弱寬吸收峰，而結晶的聚乙烯720cm-1處的峰分裂成了兩個尖銳的吸收峰。聚丙烯的結晶特征峰是在998cm-1和974cm-1處，一般全同立構和間同立構的聚丙烯具有結晶性。交聯(lián)聚乙烯的特征峰在965cm-1，它又增加了1 725cm-1的吸收峰。

4 結語

紅外光譜不僅可以鑒定聚烯烴的結構，還可以通過進一步對樣品進行處理來鑒定聚烯烴中添加劑的成分。因此，利用紅外光譜對聚烯烴的結構進行快速鑒定，將對聚烯烴的專用料的研究有著重要的意義。

[1] 吳瑾光.近代傅里葉變換紅外光譜技術及應用[M].北京：科學技術文獻出版社，1994.

[2] 夏篤，張肇熙.高聚物結構分析[M].化學工業(yè)出版社，1990.

Analysis of Polyethylene and Polypropylene Were Carried Out by Infrared Spectroscopy

Hu Wen-Ting

TS101

B

1003–6490（2017）09–0146–01

2017–06–12

胡文婷（1984—），女，遼寧撫順人，工程師，主要從事化工類質(zhì)量分析工作。