第五章_高分子材料助剂的分析

1、第五章高分子材料助剂分析第五章高分子材料助剂分析Company Logo高分子助剂分析的意义一高分子助剂分析的意义一作为原材料的助剂，其质量直接影响高分子制品最后的质作为原材料的助剂，其质量直接影响高分子制品最后的质量，有效含量的分析，功能的评价；量，有效含量的分析，功能的评价；假假RD造成制品性能下降：造成制品性能下降： 某轮胎企业轮胎出库时龟裂，查证结果防老剂RD为假品、4010NA为半掺假，设计3份防老剂实则只有0.75份。配合剂含量低造成产品喷霜配合剂含量低造成产品喷霜某休闲鞋生产企业，由于喷霜造成10万双鞋被商家退回。Company Logo我国标准中橡胶配合剂有效含量检测方法我国标

2、准中橡胶配合剂有效含量检测方法 1、无机配合剂无机配合剂基本有有效含量的检测，为化学基本有有效含量的检测，为化学分析法。分析法。2、绝大多数、绝大多数有机配合剂有机配合剂无有效含量检测。无有效含量检测。3、2006年发布的年发布的GB/T 20646-2006，橡，橡胶配合剂胶配合剂 对苯二胺对苯二胺(PPD)防老剂防老剂 试验方法对试验方法对3100、4020、4010NA等进行有效含量测等进行有效含量测定，所用方法为气相色谱法和高效液相色谱法。定，所用方法为气相色谱法和高效液相色谱法。4、用、用红外光谱法鉴别有机配合剂真假红外光谱法鉴别有机配合剂真假Company Logo国外标准中橡胶配

3、合剂有效含量检测方法国外标准中橡胶配合剂有效含量检测方法 ASTM美国标准美国标准 ISO 国际标准国际标准 JIS日本标准等日本标准等防老剂、促进剂均要检测有效含量防老剂、促进剂均要检测有效含量所用方法为气相色谱法和高效液相色谱法所用方法为气相色谱法和高效液相色谱法有效含量检测有效含量检测Company Logo高分子助剂分析的意义二高分子助剂分析的意义二通过高分子制品的剖析，跟踪国内外同行水平，使国外通过高分子制品的剖析，跟踪国内外同行水平，使国外产品国产化。产品国产化。剖析的主要手段：剖析的主要手段：橡胶及聚合物分析橡胶及聚合物分析（裂解（裂解气相色谱、红外光谱气相色谱、红外光谱 、 化

4、学分析）化学分析）硫化体系分析硫化体系分析（薄层色谱（薄层色谱 、气质联用、高效液相色谱、气质联用、高效液相色谱 、气相色、气相色谱、谱、 化学分析）化学分析）防老体系分析防老体系分析（薄层色谱（薄层色谱 、气质联用、高效液相色谱、气相色、气质联用、高效液相色谱、气相色谱）谱）软化剂分析软化剂分析(薄层色谱、气质联用、红外光谱、高效液相色谱、薄层色谱、气质联用、红外光谱、高效液相色谱、气相色谱）气相色谱）补强体系分析补强体系分析( 热重分析，紫外分光光度计、原子吸收光谱、等热重分析，紫外分光光度计、原子吸收光谱、等离子发射光谱，电子显微镜、化学分析离子发射光谱，电子显微镜、化学分析)增粘体系分

5、析增粘体系分析（气质联用、薄层色谱、高效液相色谱，化学分（气质联用、薄层色谱、高效液相色谱，化学分析）析）功能性助剂功能性助剂( 综合分析综合分析)Company Logo高分子助剂分析的意义三高分子助剂分析的意义三环保要求环保要求有些高分子助剂是有毒或致癌物质，已经限制有些高分子助剂是有毒或致癌物质，已经限制或禁止使用或禁止使用如多溴联苯类、多溴如多溴联苯类、多溴 联苯醚类联苯醚类(ROHS）Company Logo目录目录高分子材料助剂的基础知识高分子材料助剂的基础知识高分子高分子 材料助剂的功能分析材料助剂的功能分析高分子材料助剂的定性定量分析高分子材料助剂的定性定量分析Company

6、Logo影响高分子材料性能的主要因素影响高分子材料性能的主要因素内因内因：构成高分子材料的基本成分，即高聚物：构成高分子材料的基本成分，即高聚物本身的结构状态及其组成配方。本身的结构状态及其组成配方。外因外因：物理因素：光、热、高能辐射、电、机械应力物理因素：光、热、高能辐射、电、机械应力化学因素：重金属、水分、氧化学因素：重金属、水分、氧生物因素：细菌、霉菌生物因素：细菌、霉菌Company Logo助剂加入的作用助剂加入的作用以内制外以内制外改变材料性能，使材料适应和满足各个领域的改变材料性能，使材料适应和满足各个领域的需要。需要。Company Logo助剂分类助剂分类按化学结构分按化学

7、结构分：无机物、小分子有机物、大分子有机：无机物、小分子有机物、大分子有机物物按功能分按功能分：物理机械性能改进剂：增塑剂、增韧剂、交联剂物理机械性能改进剂：增塑剂、增韧剂、交联剂表面性能改进剂：增粘剂表面性能改进剂：增粘剂合成用助剂：引发剂合成用助剂：引发剂改善加工性能助剂：脱膜剂改善加工性能助剂：脱膜剂其它：发泡剂、阻燃剂其它：发泡剂、阻燃剂Company Logo塑料常用助剂塑料常用助剂增塑剂增塑剂稳定剂：抗氧剂，热稳定剂，光稳定剂稳定剂：抗氧剂，热稳定剂，光稳定剂阻燃剂阻燃剂润滑剂润滑剂发泡剂发泡剂引发剂引发剂Company Logo一一 增塑剂的定义增塑剂的定义是一种加入到高分子聚合

8、体系中能增加它们的可是一种加入到高分子聚合体系中能增加它们的可塑性、柔韧性或膨胀性的物质。塑性、柔韧性或膨胀性的物质。 增塑剂增塑剂Company Logo二二 增塑剂的分类增塑剂的分类1按与被增塑物的相容性分类主增塑剂 辅助增塑剂2按增塑剂的分子 量 大 小 分 类（分子结构） 单体型增塑剂 聚合型增塑剂3.按添加方式分类外增塑剂内增塑剂4按化学结构分类邻苯二甲酸酯类，脂肪族二元酸酯类，脂肪酸单酯与多元酸的脂肪酸酯类等。5按应用性能分类耐寒性增塑剂，耐热性增塑剂，阻燃性增塑剂、防舀性增塑剂，无毒性增塑剂，耐候性增塑剂和通用型增塑剂 。Company Logo三三.增塑剂的作用原理增塑剂的作用

9、原理高分子材料的增塑，是由于材料中高聚物分子链间聚集作用的削弱而造成的。增塑剂分子插入到聚合物分子链之间，削弱了聚合物分子链间的作用力，结果增加了聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物塑性增加。 Company Logo四增塑剂的主要品种四增塑剂的主要品种苯二甲酸酯类苯二甲酸酯类Company Logo常见的邻苯二甲酸酯类增塑剂常见的邻苯二甲酸酯类增塑剂Company Logo脂肪族二元酸酯类脂肪族二元酸酯类Company Logo.磷酸酯磷酸酯磷酸酯的通式为：磷酸酯的通式为：Company Logo环氧化合物类环氧化合物类含氯增塑剂含氯增塑剂高分子量增塑剂高分子量增塑

10、剂其他类型其他类型Company Logo抗氧化剂抗氧化剂注：注：高分子材料的老化高分子材料的老化高分子材料在加工、贮存和使用过程中，其性能往往会发高分子材料在加工、贮存和使用过程中，其性能往往会发生变化而失去应用的价值。例如塑料的发黄、脆化与开裂生变化而失去应用的价值。例如塑料的发黄、脆化与开裂现象；橡胶的发粘、硬化，龟裂及绝缘性能下降等现象；现象；橡胶的发粘、硬化，龟裂及绝缘性能下降等现象；纤维制品的变色、褪色、强度降低、断裂等现象。凡此种纤维制品的变色、褪色、强度降低、断裂等现象。凡此种种现象称作高分子材料的种现象称作高分子材料的“劣化劣化”或或“老化老化”。 一一.抗氧剂的定义：抗氧剂

11、的定义：加入高分子材料中用来加入高分子材料中用来防止高分子材料氧化老化防止高分子材料氧化老化的的物质叫做抗氧剂。物质叫做抗氧剂。Company Logo二二. .抗氧剂的分类抗氧剂的分类按照功能按照功能，可将其分为链终止型抗氧剂与预防型，可将其分为链终止型抗氧剂与预防型抗氧剂；抗氧剂；按分子量的差别按分子量的差别，可分为低分子量抗氧剂与高分，可分为低分子量抗氧剂与高分子量抗氧剂；子量抗氧剂；按其化学结构的不同按其化学结构的不同，可分为胺类、酚类、含硫、，可分为胺类、酚类、含硫、含磷化合物及有机金属盐类抗氧剂等；含磷化合物及有机金属盐类抗氧剂等；按其用途按其用途，可分为塑料抗氧剂，橡胶抗氧剂，油

12、，可分为塑料抗氧剂，橡胶抗氧剂，油品抗氧剂，食品抗氧剂，润滑剂抗氧剂，涂科、纤品抗氧剂，食品抗氧剂，润滑剂抗氧剂，涂科、纤维抗氧剂等；维抗氧剂等；Company Logo(1)链终止型抗氧剂的作用原理链终止型抗氧剂的作用原理 自由基捕获型自由基捕获型 电子给予型电子给予型 氢给予体型氢给予体型 三三. .抗氧剂的作用机理抗氧剂的作用机理Company Logo(2)(2)预防型抗氧剂的作用机理预防型抗氧剂的作用机理作用是除去自由基的来源、抑制或延缓引发反应。作用是除去自由基的来源、抑制或延缓引发反应。过氧化物分解剂过氧化物分解剂 金属离子钝化剂金属离子钝化剂ROOH+RROOH+R1 1SRS

13、R2 2 ROH+ R ROH+ R1 1SORSOR2 2ROOH+ RROOH+ R1 1SORSOR2 2 ROH+ RROH+ R1 1SOSO2 2R R2 2ROOH+ROOH+（RORO）3 3P ROH+P ROH+（RORO）3 3 P=O P=OCompany Logo四四. .抗氧化剂的主要品种抗氧化剂的主要品种1.胺类抗氧剂胺类抗氧剂防老剂防老剂4010NANH2NH+(CH3)2CONH CHCH3NHCH3具有优良的抗氧、抗日晒龟裂和具有优良的抗氧、抗日晒龟裂和抑制铜、锰等有害金属离子的作抑制铜、锰等有害金属离子的作用。主要用于橡胶制品中用。主要用于橡胶制品中。Co

14、mpany Logo防老剂4010防老剂4020Company Logo2.2.酚类抗氧化剂酚类抗氧化剂 抗氧剂抗氧剂264，BHTCompany Logo抗氧剂2246Company Logo作为辅助抗氧剂常用的硫代酯有两个品种，作为辅助抗氧剂常用的硫代酯有两个品种，抗氧剂抗氧剂DLTDP与与DSTDP。3.硫代酯与亚磷酸酯硫代酯与亚磷酸酯Company Logo亚磷酸酯亚磷酸酯Company Logo热稳定剂热稳定剂Company Logo分类分类种类种类使用使用盐基性铅盐类带有 PbO(盐基)的无机酸或有要酸的铅盐。三盐基性硫酸铅，二盐基性亚磷酸铅，盐基性亚硫酸铅等耐热性优良，长期稳定性

15、好，耐气候性、电气绝缘性好。使制品不透明，有毒，易受硫化污染。金属皂类硬脂酸和月桂酸的镉、钡、铅、钙、镁等二价金属盐。硬脂酸钡，硬脂酸钙，月桂酸钡等良好热稳定性，具润滑作用，但铅、镉毒性大，有硫化污染。不单独使用。主要用于各种软质透明或半透明塑料制品。有机锡类带两个烷基的有机酸或硫醇的锡盐。二月桂 酸二丁基锡，十二硫醇 二丁基锡等高效，用量小，且有很好透明性，耐热性突出，加工性能优良，耐硫化污染。可单独作用。需要润滑剂较多。价格较高。常用于透明塑料制品。辅 助稳定剂环氧化合物和有机亚磷酸酯。单独使用稳定性很差，与金属皂类和有机锡并用时，有很好的协同效应。广泛用于软质聚氯乙烯透明制品中。Comp

16、any Logo光稳定剂光稳定剂凡是能够抑制光老化，延长它的使用寿命的物凡是能够抑制光老化，延长它的使用寿命的物质都称为质都称为光稳定剂。光稳定剂。各种高分子材料，特别是无色透明制品，在使各种高分子材料，特别是无色透明制品，在使用过程中由于日光照射（主要是紫外线）的影用过程中由于日光照射（主要是紫外线）的影响，响，会引发自动氧化反应而导致聚合物的降解，会引发自动氧化反应而导致聚合物的降解，使制品的外观和物理机械性能劣化，这一现象使制品的外观和物理机械性能劣化，这一现象称为光老化或气候老化。称为光老化或气候老化。Company Logo分分类类品品种种光屏蔽剂指能够吸收或反射紫外光的物质。其作用

17、就像光源和聚合物之间的一道屏障，使紫外光在射到聚合物分子之前就被吸收或反射出去，阻碍紫外线向聚合物内部渗入。炭黑（高效，兼具抗氧剂作用）氧化锌（价廉，耐久，无毒，用于PE、PP）二氧化钛紫外线(UV吸收剂)最普遍使用，能够强烈地有选择地吸收高能量的紫外光，并通过能量再转换，以热能或无破坏性的低能辐射将能量释放或消耗掉。二苯甲酮类，苯并三唑类，三嗪类猝灭剂通过转移高聚物分子吸收的紫外光而产生的“激发态能”防止高聚物由于光的激发而发生分解产生游离基，但本身对紫外线的吸收却很低。镍的有机化合物，应用最广的二价镍的配合物或盐。多用于薄膜和纤维，很少用于厚制品。实际使用中常和 UV吸收剂并用。自 由 基

18、捕 获 剂也称受阻胺类光稳定剂。几乎不吸收紫外光，但通过捕获自由基、分解氢过氧化物、传递激发态能量等多种途径，赋予聚合物以高度的光稳定性。癸二酸双(2,2,6,6-四甲基哌啶)酯苯甲酸2,2,6,6-四甲基哌啶酯Company Logo阻燃剂阻燃剂一一. . 阻燃剂的概念阻燃剂的概念能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂，是提高可燃性材料难能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂，是提高可燃性材料难燃燃性的一类助剂。性的一类助剂。二、阻燃剂的阻燃机理二、阻燃剂的阻燃机理（1）保护膜机理）保护膜机理（2）不燃性气体机理）不燃性气体机理(稀释作用稀释作用)（3） 冷却机理（吸热效应）冷却机理（吸热效应）（4）终

19、止链锁反应机理（抑制效应）终止链锁反应机理（抑制效应）阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度，使作为燃烧支阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度，使作为燃烧支柱的链锁反应不能顺利进行。柱的链锁反应不能顺利进行。（6）转移作用）转移作用阻燃剂的存在改变了聚合物的热分解模式，使其直接热解生成炭。阻燃剂的存在改变了聚合物的热分解模式，使其直接热解生成炭。Company Logo三、阻燃剂的分类三、阻燃剂的分类（1 1）按化合物的种类分类）按化合物的种类分类阻 燃 剂 有 机 阻 燃 剂 无 机 阻 燃 剂 磷 系 磷+ 氮系 磷+ 卤素系 氮 系 卤 素 系 其

20、它 硼化合物 三氧化二锑 氢氧化铝 其它 Company Logo（2）按使用方法分类）按使用方法分类 阻 燃 剂 添 加 型反 应 型有机阻燃剂 无机阻燃剂 乙烯基衍生物 含氯化合物 含羟基化合物 含环氧基化合物 添加型阻燃剂添加型阻燃剂: : 是在聚合物加工过程中，加入具有阻燃作用是在聚合物加工过程中，加入具有阻燃作用的液体或固体的阻燃剂。的液体或固体的阻燃剂。反应型阻燃剂反应型阻燃剂: : 是在聚合物制备过程中作为单体之一通过化是在聚合物制备过程中作为单体之一通过化学反应使它们成为聚合物分子链的一部分。它对聚合物使用性学反应使它们成为聚合物分子链的一部分。它对聚合物使用性能影响小，阻燃性

21、持久。能影响小，阻燃性持久。Company Logo四四.阻燃剂的主要品种阻燃剂的主要品种1.溴系阻燃剂溴系阻燃剂2.磷系阻燃剂磷系阻燃剂3.磷磷-氮系阻燃剂氮系阻燃剂4.无机无机阻燃剂阻燃剂 5.有机硅阻燃剂有机硅阻燃剂Company LogoCompany Logo高 级 脂 肪 醇 、 脂 肪 酸 酯 、 液 体 石 蜡 等内 润 滑 剂 (有 限 的 相 容 性 ）减 小 聚 合 物 分 子 内 摩 擦 。改 进 塑 料 熔 体 流 动 性 。石 蜡 烃 、 28个 C以 上 高 级 脂 肪 醇 ，PE蜡 、 矿 物 油 、 氟 烃外 润 滑 剂 （ 很 低 的 相 容 性 ）仅 在

22、塑 料 熔 体 表 层 。减 小 了 熔 体 与 加 工 设 备 的 摩 擦 。润 滑 剂注：有不少润滑剂兼具内润滑与外润滑两种作用。如：金属皂、注：有不少润滑剂兼具内润滑与外润滑两种作用。如：金属皂、脂肪酸（脂肪酸（C18C28）。）。 硬脂酸钙：硬脂酸钙：C17H35COOCa0C0C17H35Company LogoCompany Logo发泡剂发泡剂用途：制造泡沫塑料的助剂。用途：制造泡沫塑料的助剂。分类分类物理发泡剂：压缩性气体，挥发性流体等物理发泡剂：压缩性气体，挥发性流体等化学发泡剂：化学发泡剂：l无机发泡剂：碳酸铵，碳酸氢钠等无机发泡剂：碳酸铵，碳酸氢钠等l有机发泡剂：偶氮二甲

23、酰胺（有机发泡剂：偶氮二甲酰胺（AC），对甲苯），对甲苯磺基氨基脲磺基氨基脲Company Logo引发剂引发剂定义定义：在聚合反应中引起单体分子活化而发生自：在聚合反应中引起单体分子活化而发生自由基的物质。由基的物质。分类分类：过氧化物：过氧化苯甲酰（过氧化物：过氧化苯甲酰（BPO）偶氮类：偶氮二异丁腈（偶氮类：偶氮二异丁腈（AIBN）氧化还原体系：过硫酸铵和硫醇等还原性化合物氧化还原体系：过硫酸铵和硫醇等还原性化合物新型引发剂新型引发剂Company Logo高分子材料助剂中助剂分析的步骤高分子材料助剂中助剂分析的步骤仔细分析样品的仔细分析样品的来源、用途、固有特性来源、用途、固有特性，缩

24、小，缩小摸索的范围，摸索的范围，对样品的对样品的外观进行观察和做简单实验外观进行观察和做简单实验样品的样品的分离分离样品的样品的分析分析：各种方法：各种方法Company Logo常用分离和纯化方法常用分离和纯化方法蒸馏、过滤、离心蒸馏、过滤、离心溶剂萃取溶剂萃取：索式萃取器：索式萃取器超声波提取法超声波提取法：溶解沉淀法溶解沉淀法：用四氢味喃作溶剂：用四氢味喃作溶剂, 甲醇作沉甲醇作沉淀剂淀剂, 采用溶解采用溶解沉淀法可以有效地提取沉淀法可以有效地提取PVC 中的中的DO P 增塑剂。增塑剂。色谱法色谱法：如排阻色谱：如排阻色谱Company Logo索式萃取器索式萃取器 Soxhlet E

25、xtractor 1879年由德国人年由德国人Franz von Soxhlet所发明，因为所发明，因为当初是使用于固状物质中脂质当初是使用于固状物质中脂质的萃取，所以至今也还被称为的萃取，所以至今也还被称为“脂质萃取器脂质萃取器” Soxhlet Extractor广泛用广泛用于如土壤、废弃物、天然物及于如土壤、废弃物、天然物及食品等固态状样品中，半挥发食品等固态状样品中，半挥发性分析物性分析物(SVOCs)的萃取工的萃取工作。作。Company Logo索式萃取器索式萃取器是利用是利用溶剂的回溶剂的回流和虹吸原理流和虹吸原理,对固体混合物对固体混合物中所需成分进行连续提取。中所需成分进行连

26、续提取。当提取筒中回流下的溶剂的当提取筒中回流下的溶剂的液面超过索氏提取器的虹吸液面超过索氏提取器的虹吸管时管时,提取筒中的溶剂流回圆提取筒中的溶剂流回圆底烧瓶内底烧瓶内,即即发生虹吸发生虹吸.随温度升高随温度升高, 再次回流开始再次回流开始,每次虹吸前每次虹吸前,固体物质都能被固体物质都能被纯的热溶剂纯的热溶剂所萃取所萃取,溶剂反复溶剂反复利用利用,缩短了提取时间缩短了提取时间,所以所以萃取效率较高。萃取效率较高。Company Logo萃取溶剂的选择萃取溶剂的选择索式萃取方法溶剂的选择索式萃取方法溶剂的选择应同时考虑分析物以应同时考虑分析物以及基质中的干扰物。及基质中的干扰物。 所使用的溶

27、剂应先考虑所使用的溶剂应先考虑对基质中的干扰物不具对基质中的干扰物不具萃取的能力，萃取的能力，这种溶剂即使对分析物这种溶剂即使对分析物仅具备很仅具备很小的萃取能力也是可以使用的小的萃取能力也是可以使用的。索式萃取方法所进行萃取的时间索式萃取方法所进行萃取的时间经常是长达经常是长达1624小时，甚至于是更长小时，甚至于是更长，那么长的萃取，那么长的萃取时间，可以补足溶剂对分析物萃取能力的不足。时间，可以补足溶剂对分析物萃取能力的不足。 Company Logo目录目录高分子材料助剂的基础知识高分子材料助剂的基础知识高分子材料助剂的功能分析高分子材料助剂的功能分析高分子材料助剂的定性定量分析高分子

28、材料助剂的定性定量分析Company Logo抗氧剂、光稳定剂作用功能的评价方法抗氧剂、光稳定剂作用功能的评价方法氧化诱导期实验氧化诱导期实验：将其模压成薄膜试样直接测其氧吸收速：将其模压成薄膜试样直接测其氧吸收速度。度。多次挤出试验多次挤出试验：在挤出机中对样品进行反复多次挤出，检：在挤出机中对样品进行反复多次挤出，检测样品的熔体流动速率或将样品制成标准试片检测物理机测样品的熔体流动速率或将样品制成标准试片检测物理机械性能或色差。械性能或色差。 此项试验主要评价抗氧剂在此项试验主要评价抗氧剂在加工过程加工过程中对中对塑料材料热氧稳定作用。塑料材料热氧稳定作用。烘箱热老化试验烘箱热老化试验：将

29、样片置于保持一定温度的烘箱中进行：将样片置于保持一定温度的烘箱中进行热空气循环。热空气循环。 检测样片的检测样片的羰基指数、物理机械性能或色差羰基指数、物理机械性能或色差。储存和使用过程。储存和使用过程。人工加速老化试验人工加速老化试验：将样品置于全天候老化箱或紫外老化：将样品置于全天候老化箱或紫外老化机中进行模拟自然环境或条件的老化试验。机中进行模拟自然环境或条件的老化试验。使用过程。使用过程。检检测内容同上。测内容同上。自然气候试验自然气候试验：将样品置于全天候老化箱或紫外老化机中：将样品置于全天候老化箱或紫外老化机中进行模拟自然环境或条件的老化试验。进行模拟自然环境或条件的老化试验。使用

30、过程。使用过程。检测内检测内容同上。容同上。Company Logo抗氧剂的效能：氧化诱导法所用技术抗氧剂的效能：氧化诱导法所用技术TGDTADSCTG-DSC其它：化学发光法、红外法、熔体指数法其它：化学发光法、红外法、熔体指数法Company LogoTG法法140恒恒温温热热重重曲曲线线Company LogoDTACompany LogoDSCCompany LogoCompany LogoCompany LogoCompany LogoTG-DSCCompany Logo阻燃剂性能的评价阻燃剂性能的评价极限氧指数法（极限氧指数法（LOI）UL94法法锥形量热计锥形量热计Company

31、 Logo极限氧指数法极限氧指数法极限氧指数法极限氧指数法(LOI)是是指在规定条件下，试样指在规定条件下，试样在氧、氮混合气流中维持平稳燃烧时所需的最在氧、氮混合气流中维持平稳燃烧时所需的最低氧浓度，通常低氧浓度，通常以氧在混合气体中所占的百分以氧在混合气体中所占的百分数来表示。数来表示。1966年年，美国学者，美国学者Fenimore等首先提出用等首先提出用LOI来评价塑料和纺织品的燃烧性能。后来来评价塑料和纺织品的燃烧性能。后来ASTM以此为基础制定了以此为基础制定了LOI的试验方法及标的试验方法及标准准ASTM D 2863-1970。相关标准：相关标准：ISO4589-1984；GB

32、2406-1995Company Logo氧指数测定仪氧指数测定仪玻璃燃烧筒，试样夹、流量和测量控制玻璃燃烧筒，试样夹、流量和测量控制系统。系统。测试时，将试样垂直装于试样夹上，从测试时，将试样垂直装于试样夹上，从燃烧筒底部通入氧、氮混合气，以点火燃烧筒底部通入氧、氮混合气，以点火器从上端点燃试样，改变混合气中的氧器从上端点燃试样，改变混合气中的氧浓度，直至火焰前沿恰好达到试样的标浓度，直至火焰前沿恰好达到试样的标线为止。线为止。Company LogoCompany LogoCompany LogoUL94法法UL94法是由美国保险商实验室于法是由美国保险商实验室于1894年开年开发的，目发

33、的，目前已成为国际上公认且被广泛采用的前已成为国际上公认且被广泛采用的燃烧性能试验方法，该方法现已标准化。燃烧性能试验方法，该方法现已标准化。相关标准：相关标准：ANSI/UL 94-1985,ISO 12992-1995和和ISO 1210-1996,GB 2408-1996。Company LogoUL94试验HB级水平燃烧试验；级水平燃烧试验；V-0、 V-1、 V-2级垂直燃烧试验；级垂直燃烧试验；5-V级垂直燃烧试验；级垂直燃烧试验；采用辐射板的火焰蔓延指数试验；采用辐射板的火焰蔓延指数试验；VTM-0、 VTM-1 、 VTM-2级垂直燃烧试级垂直燃烧试验。验。Company Lo

34、goUL94 V-0、 V-1、 V-2级垂直燃烧试验级垂直燃烧试验适用于塑料的适用于塑料的UL94垂直燃烧试验，根据垂直燃烧试验，根据样品样品燃烧时间燃烧时间、熔滴是否引燃脱脂棉熔滴是否引燃脱脂棉等试验结果，等试验结果，将材料分级，其中将材料分级，其中V-2为最低阻燃级，为最低阻燃级， V-0为为最高阻燃级。最高阻燃级。Company Logo试验时，将本生灯置于垂直放置试样（试验时，将本生灯置于垂直放置试样（130mm130mm130mm130mm）的下端，的下端，点火点火10s10s( (蓝色火焰高蓝色火焰高8.5mm)8.5mm)后移走火源后移走火源，记录，记录试样试样有焰燃烧时间有焰

35、燃烧时间；如试样在移走火源后如试样在移走火源后30s30s内自熄内自熄，则重新点燃试样，则重新点燃试样10s,10s,记录火源移走后试样有焰燃烧和无焰燃烧的续燃时间，记录火源移走后试样有焰燃烧和无焰燃烧的续燃时间，同时观察是否产生有焰熔滴和熔滴是否引燃脱脂棉。同时观察是否产生有焰熔滴和熔滴是否引燃脱脂棉。Company LogoUL94 V-0、 V-1、 V-2级垂直燃烧测定判别指标级垂直燃烧测定判别指标试样燃烧行为试样燃烧行为V-0V-1 V-2试样数试样数555点燃次数点燃次数222每次点燃后单个试样最长有焰燃烧时间每次点燃后单个试样最长有焰燃烧时间/s103030第二次点燃后单个试样最

36、长无焰燃烧时间第二次点燃后单个试样最长无焰燃烧时间/s3060605各试样各试样10次点燃后最长有焰燃烧总时间次点燃后最长有焰燃烧总时间/s50250 250有无熔滴和熔滴是否引燃脱脂棉有无熔滴和熔滴是否引燃脱脂棉否否否否是是是否燃烧到固定夹是否燃烧到固定夹否否否否否否Company Logo锥形量热计锥形量热计锥型量热计是于锥型量热计是于1982 年由美国国家标准局（年由美国国家标准局（NBS首首先研制成功。先研制成功。它是利用它是利用氧消耗原理氧消耗原理，即火灾中常见的材料（如聚合，即火灾中常见的材料（如聚合物材料、纸张、木材等）燃烧时所物材料、纸张、木材等）燃烧时所放出的热量与其消放出的

37、热量与其消耗氧气的质量之间存在一定的比例关系耗氧气的质量之间存在一定的比例关系，即消耗每克，即消耗每克氧气所释放的热量大致为氧气所释放的热量大致为13.1kJ的原理制造。的原理制造。因此因此只要准确测量材料燃烧时的氧气消耗量，就可以只要准确测量材料燃烧时的氧气消耗量，就可以计算出材料燃烧时释放出的热量。计算出材料燃烧时释放出的热量。锥型量热计可用来测量材料在曝露于不同热辐射条件锥型量热计可用来测量材料在曝露于不同热辐射条件下的下的热释放速率、着火时间、有效燃烧热、燃烧产物热释放速率、着火时间、有效燃烧热、燃烧产物中的一氧化碳和二氧化碳的浓度等参数。中的一氧化碳和二氧化碳的浓度等参数。Compa

38、ny Logo锥形量热计组成锥形量热计组成l锥形加热器、锥形加热器、l样品夹持器、样品夹持器、l称量仪、称量仪、l点火器、点火器、l排气系统、排气系统、l气体样品采集、气体样品采集、l氧气分析仪、氧气分析仪、l烟密度测试系统、烟密度测试系统、l热流计、热流计、l校正燃烧器、校正燃烧器、l数据采集系统。数据采集系统。 Company Logo双双(六氯环戊二烯六氯环戊二烯) 环辛烷环辛烷(DCRP) 以及十溴以及十溴联苯醚联苯醚(DBDPO)对对LDPE的阻燃的阻燃Company LogoCompany LogoCompany Logo目录目录高分子材料助剂的基础知识高分子材料助剂的基础知识高分

39、子材料助剂的功能分析高分子材料助剂的功能分析高分子材料助剂的定性定量分析高分子材料助剂的定性定量分析Company Logo引发剂过硫酸钾含量的测定引发剂过硫酸钾含量的测定 过硫酸钾与过量的硫酸亚铁铵作用，亚铁被过硫酸钾与过量的硫酸亚铁铵作用，亚铁被氧化成高铁。过量的亚铁用高锰酸钾溶液滴定，氧化成高铁。过量的亚铁用高锰酸钾溶液滴定，经计算求得含量。反应式如下：经计算求得含量。反应式如下：化学法化学法无机助剂的分析国家标准中多是采用化学分析方法，因为无机原材料无机助剂的分析国家标准中多是采用化学分析方法，因为无机原材料纯度太高，仪器分析取样太少，准确性会受影响，采用化学分析方法纯度太高，仪器分析

40、取样太少，准确性会受影响，采用化学分析方法测定准确性更好。测定准确性更好。Company Logo引发剂过氧化氢二异丙苯含量的测定引发剂过氧化氢二异丙苯含量的测定化学法化学法Company Logo阻聚剂对苯二酚含量的测定阻聚剂对苯二酚含量的测定化学法化学法Company Logo阻聚剂二甲基二硫代氨基甲酸钠的测定阻聚剂二甲基二硫代氨基甲酸钠的测定化学法化学法Company Logo硫磺的纯度测定硫磺的纯度测定硫磺加热后与氢氧化钠反应生成硫化钠和硫代硫磺加热后与氢氧化钠反应生成硫化钠和硫代硫酸钠，当加入过氧化氢后，它们被氧化成硫硫酸钠，当加入过氧化氢后，它们被氧化成硫酸钠，通过对过量碱溶液的测

41、定，经换算求得酸钠，通过对过量碱溶液的测定，经换算求得硫磺的含量。硫磺的含量。化学法化学法Company Logo防老剂防老剂264（即（即2，6-二叔丁基对甲酚）二叔丁基对甲酚）含量的测定含量的测定分光分光光度法光度法用乙醇将橡胶中防老剂抽提出来与磷钼酸作用，在碱性介用乙醇将橡胶中防老剂抽提出来与磷钼酸作用，在碱性介质中使钼离子变价，致溶液呈现蓝色，进行比色测定。质中使钼离子变价，致溶液呈现蓝色，进行比色测定。测定波长：测定波长：680nmCompany Logo色谱法测定高分子中添加剂色谱法测定高分子中添加剂GC/ MS 及计算机辅助已用于各种添加剂的及计算机辅助已用于各种添加剂的定性分析

42、定性分析;LC/ MS、LC/ MS/ MS 专用机也已被商品专用机也已被商品化化;超临界色谱超临界色谱/ 质谱质谱( SFC/MS) 已被用于包装已被用于包装材料中的添加剂的快速分析。材料中的添加剂的快速分析。薄层色谱薄层色谱( TLC)也广泛应用于添加剂的分析也广泛应用于添加剂的分析色谱法色谱法Company Logo薄层色谱法和高效液相色谱法测定薄层色谱法和高效液相色谱法测定RD称重RD溶液0.5%分析天平薄层色谱液相色谱过滤分析谱图显色展开点样纯度含量掺杂二聚体进样出峰斑点分析谱图纯度含量二、三、四聚体溶剂色谱法色谱法Company LogoRD产品有效含量半定量测定产品有效含量半定量

43、测定色谱法色谱法Company Logo气相色谱气相色谱- 质谱联用法测定塑料产品中质谱联用法测定塑料产品中的溴系阻燃剂的溴系阻燃剂溴系阻燃剂溴系阻燃剂是目前全世界范围内使用的主要阻燃剂是目前全世界范围内使用的主要阻燃剂, 常常用的有十溴联苯醚、四溴双酚用的有十溴联苯醚、四溴双酚A、四溴双酚、四溴双酚A - 双双(2, 3 - 二溴二溴)丙醚、六溴环十二烷、三溴苯酚、十溴联苯丙醚、六溴环十二烷、三溴苯酚、十溴联苯乙烷等。乙烷等。溴系阻燃剂的分解温度溴系阻燃剂的分解温度大多在大多在200300左右左右, 与各与各种高聚物的分解温度匹配种高聚物的分解温度匹配, 因此能在最佳时刻以气相及因此能在最佳

44、时刻以气相及凝聚相同时起到阻燃作用凝聚相同时起到阻燃作用, 阻燃效果好阻燃效果好, 且添加量小。且添加量小。但是越来越多的研究表明这类但是越来越多的研究表明这类阻燃剂对环境造成了严重阻燃剂对环境造成了严重的污染的污染,从而给人的健康带来巨大的危害。从而给人的健康带来巨大的危害。欧共体在欧共体在2002年公布了年公布了关于在电子电气设备中禁止关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令使用某些有害物质指令, 限制所有在欧盟市场出售的电限制所有在欧盟市场出售的电子电气设备限量使用多溴联苯醚子电气设备限量使用多溴联苯醚( PBDEs)和多溴联苯和多溴联苯( PBBs)等溴系阻燃剂。等溴系阻燃剂。色谱

45、法色谱法Company Logo色谱法色谱法阻燃剂的提取阻燃剂的提取将塑料产品剪刀剪碎将塑料产品剪刀剪碎, 再由液氮冷冻、粉碎再由液氮冷冻、粉碎; 准确称取粉碎样品准确称取粉碎样品11.000 0 g于纤维索套管于纤维索套管中中, 在接受瓶中加入在接受瓶中加入150 mL甲苯甲苯, 安装好安装好索索式提取装置式提取装置, 按序打开冷却循环水、加热装置按序打开冷却循环水、加热装置, 并控制每秒流速并控制每秒流速12滴滴, 提取提取10 h。提取液提取液旋转蒸发旋转蒸发浓缩至近干浓缩至近干, 氮气吹干氮气吹干, 准确准确加入加入210 mL甲苯定容甲苯定容。将上述溶液经过将上述溶液经过0.145m

46、的针式的针式过滤过滤器过滤器过滤, GC - MS分析。分析。Company LogoGC-MS分析分析色谱条件: 120(2 min) , 以20/min升至320(5 min) ; 质谱的扫描范围: 1501 000 u; 不分流进样, 进样量1L。色谱法色谱法Company Logo其它方法其它方法红外法红外法电化学方法电化学方法ICP-MSCompany Logo聚丙烯纤维中助剂的分析聚丙烯纤维中助剂的分析试样的预处理试样的预处理：将直径为将直径为0.1mm的聚丙烯纤维剪碎至长约的聚丙烯纤维剪碎至长约30mm左右。左右。称取称取10g样品，以样品，以三氯甲烷三氯甲烷于于索式萃取器索式萃

47、取器中萃中萃取取12h,收集三氯甲烷萃取液，收集三氯甲烷萃取液，并于此萃取液中加入过量并于此萃取液中加入过量甲醇甲醇，沉淀聚合物，沉淀聚合物，过滤。过滤。氯液浓缩后，以氯液浓缩后，以10mL三氯甲烷溶解即为分离三氯甲烷溶解即为分离用试样。用试样。凡分析凡分析聚烯烃聚烯烃树脂中的助树脂中的助剂，均可采用此法进行样剂，均可采用此法进行样品预处理。品预处理。综合分综合分析举例析举例Company Logo分离：高效液相色谱分离：高效液相色谱综合分综合分析举例析举例Company Logo红外鉴定：将各组分分别收集，用红外进行鉴定红外鉴定：将各组分分别收集，用红外进行鉴定综合分综合分析举例析举例Com

48、pany Logo综合分综合分析举例析举例Company LogoCompany LogoCompany LogoCompany Logo硫化橡胶硫化橡胶NBR中助剂的分析中助剂的分析试样的预处理试样的预处理称取称取10g橡胶，剪碎至橡胶，剪碎至2mm大小，在索式萃取器中，大小，在索式萃取器中，以三氯甲烷萃取以三氯甲烷萃取24h，浓缩萃取物，不溶物可直接作，浓缩萃取物，不溶物可直接作红外光谱测定。滤液用为高效液相色谱的试样。红外光谱测定。滤液用为高效液相色谱的试样。综合分综合分析举例析举例Company Logo分离分离综合分综合分析举例析举例Company Logo红外测定：收集各组分，红外

49、测定。红外测定：收集各组分，红外测定。Company LogoCompany LogoCompany LogoCompany LogoCompany LogoCompany Logo综合分综合分析举例析举例Company Logo增塑剂（增塑剂（plasticizers）分析分析PAEs(邻苯二甲酸酯类）增塑剂是一类邻苯二甲酸酯类）增塑剂是一类“内分泌干扰素内分泌干扰素”,会使生物体内会使生物体内(包括人类包括人类) 的内分泌失调的内分泌失调,出现生殖病变出现生殖病变,还还可以引起动物肝组织癌变。可以引起动物肝组织癌变。被列为被列为“内分泌干扰素内分泌干扰素”的邻苯二甲酸酯共有的邻苯二甲酸酯共

50、有8 个个,都是作都是作为增塑剂使用为增塑剂使用,它们是它们是: DEHP、BBP、DBP、DCHP (二二环己酯环己酯) 、DEP、DNPP(二正戊酯二正戊酯) 、DHP(二己酯二己酯) 、DPP(二丙酯二丙酯) 。DMP(二甲酯二甲酯) 、DEP (二乙酯二乙酯) 、DBP (二丁酯二丁酯) 、BBP(丁基卞基酯丁基卞基酯) 、DNOP(二正辛酯二正辛酯) 、DEHP(二二-(2-乙基己基乙基己基) 酯酯) 等已被等已被美国环保局美国环保局( EPA) 列为首选检列为首选检测污染物。测污染物。欧盟欧盟也将也将DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP(二异壬二异壬酯酯) 、DIDP(二异

51、癸酯二异癸酯) 等等6 种认定为对人体和环境有害种认定为对人体和环境有害的物质的物质,并规定总检出量必须低于并规定总检出量必须低于0. 1 % 。Company Logo增塑剂前处理方法增塑剂前处理方法索氏提取索氏提取超声萃取超声萃取：超声波在液体中的空化作用加速有：超声波在液体中的空化作用加速有效成份的浸出提取效成份的浸出提取 微波辅助萃取微波辅助萃取(ME)：微波加热来加速溶剂对：微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物的萃取过程固体样品中目标萃取物的萃取过程超临界流体萃取超临界流体萃取(SFE)：利用超临界流体的溶：利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用解能力与其密度的关系，即利

52、用压力压力和和温度温度对对超临界流体溶解能力的影响而进行的。超临界流体溶解能力的影响而进行的。 固相萃取固相萃取( SPE)固相微萃取固相微萃取( SPME)加速溶剂萃取加速溶剂萃取(ASE)Company Logo固相萃取固相萃取(Solid Phase Extraction SPE) 固相萃取就是利用固相萃取就是利用固体吸附剂固体吸附剂将液体样品中的将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。到分离和富集目标化合物的目的。固相萃取的

53、一般操作程序固相萃取的一般操作程序如下：活化吸附剂如下：活化吸附剂 、上样上样 、洗涤和洗脱、洗涤和洗脱 Company Logo最简单的最简单的固相萃取装置固相萃取装置就是一根直径为数毫米就是一根直径为数毫米的小柱，小柱下端有一孔径为的小柱，小柱下端有一孔径为20m的烧结筛的烧结筛板，用以支撑吸附剂。板，用以支撑吸附剂。在筛板上填装一定量的吸附剂（在筛板上填装一定量的吸附剂（1001000，视需要而定），然后在吸附剂上，视需要而定），然后在吸附剂上再加一块筛板，以防止加样品时破坏柱床。再加一块筛板，以防止加样品时破坏柱床。Company Logo固相微萃取固相微萃取 固相微萃取固相微萃取是在固相萃取基础上发展起是在固相萃取基础上发展起来的一种新的萃取分离技术，与液来的一种新的萃取分离技术，与液液液萃取和固相萃取相比，萃取和固相萃取相比，具有操作时间短，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适于分析挥样品量小，无需萃取溶剂，适于分析挥发性与非挥发性物质，重现性好等优点。发性与非挥发性物质，重现性好等优点。固相微萃取关键在于选择石英纤维上的固相微萃取关键在于选择石英纤维上的涂层（吸附剂