熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術(shù)在PA66熱解研究上的應(yīng)用

天津港東科技股份有限公司? 應(yīng)用分析部

摘要

PA66（尼龍66），是半透明或不透明乳白色粒子，具有熱塑性、輕質(zhì)、韌性好、耐化學(xué)品和耐久性好等特性，一般用于汽車(chē)零部件、機(jī)械部件、電子電器產(chǎn)品、工程配件等產(chǎn)品。PA66在加工成型過(guò)程中基本上處于高溫熔體狀態(tài)，極易遭受熱氧降解和水解，所以研究其熱降解機(jī)理是相當(dāng)重要的。

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1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品及儀器

PA66（尼龍66，顆粒狀，德國(guó)巴斯夫公司生產(chǎn)，工業(yè)品）

FTIR-850

可加熱氣體室及傳輸線(xiàn)附件

TG 209 F1（德國(guó)耐馳公司）

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1.2實(shí)驗(yàn)程序設(shè)定

1.2.1 TGA設(shè)定

氣氛為30ml/min的高純氮?dú)?/span>

熱重分析的起始溫度為30℃，以升溫速率10℃/min升至700℃。

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1.2.2?可加熱氣體室及傳輸線(xiàn)溫度設(shè)定

傳輸線(xiàn)接口溫度為200℃

傳輸線(xiàn)溫度為210℃

可加熱氣體室溫度為210℃

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1.2.3 FTIR-850設(shè)定

分辨率為4cm^-1，測(cè)定范圍4000-400cm^-1。

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1.3?實(shí)驗(yàn)方法

通氣30min后，在FTIR-850軟件中開(kāi)啟連續(xù)采集，采集間隔為1min，選擇等待trigger。

取一粒PA66顆粒放入樣品坩堝中，按1.2設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行TGA與FTIR。

2?實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

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圖1??TG曲線(xiàn)及其一階導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)

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從圖1中可以看出，PA66在N₂氣氛中的熱分解過(guò)程只有一個(gè)失重區(qū)間，其熱失重溫度范圍主要發(fā)生在360—490℃，DTG曲線(xiàn)上只有一個(gè)失重峰，在430℃（40min）左右時(shí)，其熱降解速率達(dá)到上限，說(shuō)明PA66的熱降解是一步完成的，借助FTIR可以對(duì)其熱解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行研究。

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圖2?40min時(shí)PA66的熱降解氣相產(chǎn)物的FTIR譜圖

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40min時(shí)3000-2800cm^-1,2400-2300cm^-1,1800-1700cm^-1處的峰值達(dá)到上限，這和DTG曲線(xiàn)完全一致。從圖2中可以看出，在2900cm^-1附近出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，經(jīng)分析是烷基和CO₂的吸收峰，928 cm^-1和961cm^-1的吸收峰為酰胺IV的CONH變形振動(dòng)吸收峰。結(jié)合PA66的主鏈結(jié)構(gòu)可推斷出以上吸收峰是主鏈降解后形成內(nèi)酰胺的低聚物所造成的。3331?cm^-1和1500?cm^-1附近為H₂O的吸收峰，2300cm^-1附近為CO₂的吸收峰，這說(shuō)明此時(shí)氣相產(chǎn)物含有水和二氧化碳。在1710cm^-1沒(méi)有出現(xiàn)酰胺基的強(qiáng)吸收峰，這一現(xiàn)象可區(qū)分PA66和PA6。

從以上結(jié)果可以看出，TG-FTIR聯(lián)用技術(shù)是研究聚合物熱降解行為或機(jī)理的一個(gè)有用工具。