初探外墻外保溫系統(tǒng)膠粘劑、抹面膠漿中聚合物的有效成分含量檢測

◎ 莫姣霞 曹廣飛 中交一航局第四工程有限公司

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初探外墻外保溫系統(tǒng)膠粘劑、抹面膠漿中聚合物的有效成分含量檢測

◎ 莫姣霞 曹廣飛 中交一航局第四工程有限公司

摘 要：膠粘劑、抹面膠漿的聚合物有效成分含量與外保溫工程的質(zhì)量好壞息息相關(guān)，本文就試驗原理、試驗儀器、樣品處理、詳細的試驗流程及檢測中發(fā)現(xiàn)的問題和體會進行探討。

關(guān)鍵詞：外墻外保溫系統(tǒng) 抹面膠漿 膠粘劑 聚合物有效成分

1.試驗原理

聚合物有效成分含量檢測是利用微觀測試分析技術(shù)對物質(zhì)的種類、含量做出精確分析。其試驗原理：采用溶出分離法對外墻外保溫系統(tǒng)用膠粘劑、抹面膠漿所含有的乙烯-醋酸乙烯共聚物、羧基丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物等可再分散聚合物膠粉的有效成分進行分離富集；運用偏光顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、多晶X射線衍射、示差掃描量熱分析手段對上述分離富集得到的聚合物成分進行定性、定量分析。

2.試驗儀器設(shè)備

試驗所用儀器設(shè)備有高倍體視顯微鏡、偏光顯微鏡、DTAQ600綜合熱分析儀、傅里葉變換紅外吸收光譜儀、X射線衍射儀、脂肪提取器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、0.075mm標準篩、0.01%天平、15t實驗室壓片機、稱量瓶、氧化鋁坩堝、量筒。

3.試驗流程

3.1 樣品預(yù)處理

膠粘劑、抹面膠漿原材料樣品、濾紙于電熱鼓風(fēng)干燥箱中80℃下烘干至恒重。實體材料中膠粘劑樣品應(yīng)清除其表面上粘附的保溫板、基層水泥砂漿，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中80℃下烘干至恒重。實體材料中抹面膠漿樣品應(yīng)清除其表面上粘附的保溫板，并用邊長小于表面抗裂玻纖網(wǎng)網(wǎng)眼內(nèi)緣1mm的打孔器，切取各網(wǎng)眼中間部分的抹面膠漿，應(yīng)避免將緊貼玻纖網(wǎng)格布的硬化膠漿及玻纖網(wǎng)格布切下來，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中80℃下烘干至恒重。

3.2 樣品中聚合物有效成分分離處理

將上步處理的受檢樣本研磨，至全部通過0.075mm孔徑的方孔篩。取若干份（每份宜為0.5g左右）研細過篩后的受檢樣本放至50mL標口三角瓶中，分別與20-25mL不同溶劑混勻，蓋上瓶塞，靜止30min至1h后，取少量底部固形物顆粒，在載玻片上攤平，用顯微鏡觀察，選擇溶脹程度高的溶劑進行溶出分離。圖1為含乙烯-醋酸乙烯聚合物的樣品在不同溶劑中浸泡30min后在偏光顯微鏡下放大40倍。

從圖1可以看出，各溶劑對樣品的聚合物均有不同程度的溶脹，選取良溶劑應(yīng)綜合考慮溶脹程度、溶劑沸點、及溶劑毒性、其中乙酸乙酯溶脹程度較大，沸點77℃、且毒性小適合蒸餾提取、故試驗中采取乙酸乙酯作為良溶劑進行聚合物提取。

稱取樣品重量約5g，應(yīng)精確至0.1mg，記為m1，用烘干的濾紙包好后放入脂肪提取器的淋洗管內(nèi)，在蒸發(fā)瓶內(nèi)倒入選中的溶劑約300mL，加入沸石，開啟電熱套，保持回流狀態(tài)淋洗樣品至恒重（8小時），收集回流上清液。試驗中，因溫濕度、濾紙、濾紙包裹樣品的形狀對0.01%天平的影響，為準確稱量濾紙及樣品的質(zhì)量，應(yīng)將濾紙疊成紙包后放在0.01%天平上稱重，待天平顯示穩(wěn)定后記錄濾紙包重量，打開濾紙包裝取樣品重量約5g，將裝有樣品的濾紙包包好放在0.01%天平上稱重，待天平顯示穩(wěn)定后記錄濾紙包加樣品的重量，兩者的質(zhì)量差即為試驗樣品質(zhì)量m1。小心電熱套溫度不能過熱，一般電壓調(diào)節(jié)至120V～160V即可。

圖1 樣品在不同溶劑中溶脹程度的顯微照片

圖2 含無機成分的衍射圖

圖3 不含無機成分衍射圖譜

淋洗后的剩余樣本于80℃的遠紅外干燥箱中，烘干至恒重記為m2（m2等于烘干后濾紙包的質(zhì)量減去濾紙質(zhì)量），精確至0.1mg。

3.3 去除雜質(zhì)影響

脂肪提取器淋洗、提取樣品中聚合物過程中，需采用濾紙包包裹樣品，操作不當(dāng)會造成抹面膠漿、膠粘劑樣品中的無機組分混入回流上清液，影響聚合物的定量判定，需要通過X射線衍射儀測定溶出過程是否帶出無機物成分：將經(jīng)脂肪提取器收集的回流上清液取適量約1ml，滴于有方形凹槽的樣品板上，放入紅外干燥箱中烘干后做X射線衍射譜圖。由X射線衍射原理：對非晶態(tài)物質(zhì)的X射線衍射，由衍射儀測出的衍射峰由少數(shù)漫散峰組成（如圖3），若非晶物質(zhì)中出現(xiàn)部分晶態(tài)物質(zhì)（無機礦物成分）時就會在漫散峰之上疊加明銳的結(jié)晶峰（如圖2）。

如果樣品回流上清液烘干后衍射圖譜如圖2，則表明溶出物中混入了無機成分雜質(zhì)，應(yīng)重新進行溶出步驟。如果衍射圖譜如圖3，則表明溶出物中不含無機成分雜質(zhì)，可以進行下一步試驗操作。

將不含無機組分的回流上清液，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮后，放入蒸發(fā)皿中，在遠紅外干燥箱中80℃下烘干、干燥，分離完成。

3.4 受檢樣品聚合物成分的定性分析

將淋洗液干燥后做傅里葉紅外光譜圖，通過紅外光譜圖的特征峰的位置，對膠粘劑、抹面膠漿中聚合物有效成分的種類進行分析。傅里葉變換紅外光譜儀在試驗中用于判斷溶出的聚合物有效成分種類。其工作原理是用一定頻率的紅外線聚焦照射被分析的試樣，如果聚合物試樣分子中某個基團的振動頻率與照射紅外線相同就會產(chǎn)生共振，這個基團就吸收一定頻率的紅外線，把分子吸收的紅外線的情況用儀器記錄下來，便能得到全面反映試樣成份特征的光譜，通過與已知純物質(zhì)的比較推定化合物的類型和結(jié)構(gòu)。

做傅里葉紅外變換光譜試驗采用KBr壓片做背景后采用薄膜法測定聚合物的紅外光譜圖比較理想：將KBr晶體用瑪瑙研缽研磨成細粉，研磨的越細，壓出晶片的效果越好。將磨細的KBr粉末在120℃的烘干箱中烘干24h，將適量烘干的KBr放入經(jīng)無水乙醇清洗并干燥的樣品環(huán)內(nèi)，在壓片機上加壓至12t，穩(wěn)壓3min，壓出的KBr晶片應(yīng)成透明狀態(tài)。

使用KBr晶片在傅里葉變換紅外光譜儀上掃描背景。取經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮后的溶出聚合物溶液適量滴在KBr晶片上，在80℃的遠紅外烘干箱內(nèi)烘干后做溶出物的傅里葉紅外變換光譜圖。

紅外光譜圖譜的一般解析過程如下。

（1）先從特征頻率區(qū)入手，找出化合物所含主要官能團；官能團區(qū)：4000-1300cm-1，指紋區(qū)：1300-650。

（2）指紋區(qū)分析，進一步找出官能團存在的依據(jù)。因為一個基團常有多種振動形式，所以，確定該基團就不能只依靠一個特征吸收，必須找出所有的吸收帶才行。

（3）對指紋區(qū)譜帶位置、強度和形狀的仔細分析，確定化合物可能的結(jié)構(gòu)。

（4）把掃譜得到的譜圖與已知標準譜圖進行對照比較，并找出主要吸收峰的歸屬。

3.5 受檢樣品聚合物成分的定量分析

將經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮后的溶出物在80℃的遠紅外烘箱中烘干，小心取出聚合物薄膜，在SDTQ600綜合熱分析儀上測定溶出物中聚合物有效成分的百分含量P（熱失重），精確到0.1%。SDTQ600綜合熱分析儀使用前，待天平穩(wěn)定后再清零，小坩堝裝完樣品，關(guān)閉爐子之后要待天平穩(wěn)定后才可開始試驗，否則熱失重測量值嚴重失真，熱失重偏小、或出現(xiàn)大于100%。

聚合物有效成分含量X由以下公式得到：X=△m/m1×P×100%

式中X——受檢樣本中聚合物有效成分百分含量%；

m1——受檢樣本溶出分離處理前的質(zhì)量，精確至0.1mg；

m——受檢樣本溶出分離處理前后質(zhì)量差，三次平行測定結(jié)果偏差不大于m1的0.1%；

P——從受檢樣本中溶出分離的聚合物有效成分百分含量%，精確至0.1%。

4.結(jié)論

采用微觀分析法確定抹面膠漿、膠粘劑中聚合物有效成分含量的檢測，試驗流程較復(fù)雜、試驗儀器精密貴重，DB/T29-88-2014《天津市民用建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能檢測技術(shù)規(guī)程》規(guī)范中沒有寫明具體試驗過程，這需要試驗人員理解試驗原理、知曉試驗過程，熟悉試驗儀器的操作及配套軟件的使用并在操作過程中不斷總結(jié)，從而提高試驗效率，確保試驗數(shù)據(jù)、結(jié)論準確可靠。

參考文獻：

［1］DB/T29-88-2014.天津市民用建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能檢測技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］王力鵬，雷立爭，劉彤.利用微觀分析手段對外墻外保溫系統(tǒng)用膠粘劑、抹面膠漿進行質(zhì)量控制［J］工程質(zhì)量，2013，31（2）：59-61.