臺式核磁共振儀在抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量測試中的應用

王振華

（中國石油四川石化有限責任公司，四川成都 611930）

1 前言

抗沖共聚聚丙烯作為一種高性能的聚烯烴材料，具有優良的低溫抗沖擊性能，在汽車、家用電器等諸多領域廣泛應用。橡膠相含量是抗沖共聚聚丙烯的重要質量指標，抗沖共聚聚丙烯材料的目標是在提高韌性的同時盡可能降低剛性的損失，實現較為理想的剛韌平衡，韌性來源于橡膠相，剛性來源于基體相[1]。在生產過程中主要通過α-烯烴的加入量來調整橡膠相含量，通過化驗室反饋的橡膠相含量數據反復調整α-烯烴的加入量，直至橡膠相含量達到理想的數值。使用臺式核磁共振儀測定抗沖共聚聚丙烯中的橡膠相含量，經反復測試，工作曲線穩定，數據重復性好，不因人為因素產生誤差，該方法環保，不破壞材料的形態，可反復測試。可在35min內完成抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量的測試，生產裝置可據此及時快速調整α-烯烴（乙烯）的加入量，大大縮短工藝參數調整的時間，減少過渡料或不合格物料的產生。

2 臺式核磁共振儀工作原理

抗沖共聚聚丙烯是不同分子的聚集體，聚合物聚集態結構中有排列比較整齊的高結晶區、有無規排列的無定形區。等規和間規聚丙烯含量稱為“等規度”或“等規指數”，無定形部分即橡膠相含量稱為“二甲苯可溶物”或“橡膠相”。

樣品處于磁場中，樣品質子被磁化并產生一個磁化矢量，磁化矢量的大小與質子的數量成正比。給磁化矢量外加一個短而強的90°射頻脈沖，會產生核磁共振現象，將磁化矢量激發旋轉到與主磁場垂直的方向，激發旋轉后的磁化矢量隨后發生自由感應衰減。即排列規整的部分（等規部分）衰減快，更快地達到平衡狀態，而排列不規整的部分（橡膠部分）衰減慢[2]。通過比較兩個特征時間點上衰減信號，得到樣品的核磁響應值，建立核磁響應值與抗沖共聚聚丙烯中的橡膠相含量的線性關系曲線后，即可通過核磁響應值給出產品的抗沖共聚聚丙烯中的橡膠相含量。

3 試驗部分

3.1 實驗儀器設備

臺式核磁共振儀：英國牛津公司，型號為MQC。

干式恒溫器，杭州奧盛儀器有限公司，型號為MK200-2。

壓片機，美國LabTech公司。

傅里葉變換紅外光譜儀，美國Nicolet公司，型號iS10 FTIR，波長為4 000～400cm-1，分辨率2cm-1，掃描次數32次，分束器KBr，檢測器DTGS。

天平：精度0.1mg

3.2 實驗原料

標準樣品，由美國GRACE公司提供，橡膠相含量為4.59%、15.7%、19.97%、20.47%、27.01%、32.89%。

測試樣品為市購抗沖共聚聚丙烯EPS30R。

3.3 工作曲線建立

（1）樣品處理：每個標樣稱取5g左右；直接放入恒溫器（恒溫器溫度設定在39.8℃），記錄時間，恒溫至少0.5h，進行測試，建工作曲線。

（2）打開桌面的EasyCal Applications軟件目錄，雙擊工作曲線建立程序，自動進去建立曲線工作界面，點擊開始按鈕。

（3）根據屏幕的提示，插入相應的調諧樣品；軟件自動調整儀器參數。

（4）儀器參數調試結束后，在工作曲線對話框內輸入相應的工作曲線文件名，然后點擊繼續；

（5）根據屏幕提示，插入一個重量最高的樣品（另外稱一個重量為6g的樣品），進行儀器接收器增益的優化。

（6）優化結束后，再次插入調諧樣品；在樣品信息對話框中輸入相應的樣品信息，再插入樣品，并點擊繼續；

（7）在第一個樣品測試結束后，軟件會提示你是否繼續測定下一個樣品？點擊“是”插入下一個測試標樣。重復上述過程直到標樣測試全部結束。

完成建立工作曲線，核磁響應信號與橡膠相含量之間呈線性關系，相關系數為0.998。

4 結果與討論

4.1 準確度

用傅立葉紅外光譜儀和臺式核磁共振儀分別測定了10個抗沖共聚聚丙烯樣品的橡膠相含量，結果見表1。

表1 傅立葉紅外光譜儀和臺式核磁共振儀測定抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量的比較

結果表明，臺式核磁共振儀和傅立葉紅外光譜儀的測定結果的偏差在±0.3%以內，相對偏差在±2%以內，因此可以認為臺式核磁共振儀和傅立葉紅外光譜儀的測試結果基本一致，能夠反映出生產過程中橡膠相含量的變化。

4.2 精密度

取3組不同橡膠相含量的抗沖共聚聚丙烯樣品，用臺式核磁共振儀進行8次測試，考查重復性，重復性測試結果如表2所示。測試結果表明，使用臺式核磁共振儀測試同一樣品時，標準偏差小于0.07，具有較好的重復性和精密度。

表2 重復性測試結果

5 結論

1）臺式核磁共振儀測試抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量的分析方法，能夠滿足準確度和精密度的要求，與傅立葉紅外光譜法測定結果一致。

2）臺式核磁共振儀測試抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量的分析方法，操作簡單，測試速度快，能夠最大限度地降低勞動強度，節省人力。

3）臺式核磁共振儀測試抗沖共聚聚丙烯中橡膠相含量的分析方法，不需要化學試劑，綠色環保，無副作用，無三廢產生。