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有研究环氧树脂的吗?如何用红外光谱测环氧树脂羟基值
在上一期的分享中,我们介绍了微谱技术在环氧树脂、固化剂方面的红外剖析积累的部分信息,本期我们将继续向您介绍微谱技术在环氧树脂、固化剂方面的核磁剖析积累,微谱技术在固化产物方面的分析实力![b]一. 环氧树脂[/b] 不同结构的环氧树脂在FTIR谱图上的特征峰存在明显差异,同样,其在[sup]1[/sup]H-NMR、[sup]13[/sup]C-NMR、GC-MS、PGC等谱图方面的表征差异性也很突出,图1即展示了双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂及邻甲酚环氧树脂4种不同结构的环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图。[align=center][img=,690,522]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807051409010181_2851_2879355_3.jpg!w690x522.jpg[/img][/align][align=center]图1 部分环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图[/align][align=center] 图2、表1为双酚A环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图解析结果。[/align][align=center]图3、表2为酚醛环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图解析结果。[/align][align=center][img=,690,452]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807051419027113_7374_2879355_3.jpg!w690x452.jpg[/img][/align][align=center]图2 双酚A环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图解析[/align][align=center]表1 双酚A环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图解析[/align] [table=491][tr][td]1[/td][td]1.62ppm[/td][/tr][tr][td]2、3[/td][td]2.72ppm、2.87ppm[/td][/tr][tr][td]4[/td][td]3.33ppm[/td][/tr][tr][td]5、6[/td][td]3.92ppm、4.33ppm[/td][/tr][tr][td]7、8[/td][td]6.82ppm、7.12ppm[/td][/tr][tr][td]9[/td][td]4.1-4.2ppm[/td][/tr][/table][align=center][img=,690,488]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807051422366151_1643_2879355_3.jpg!w690x488.jpg[/img][/align][align=center]图3 酚醛环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图[/align][align=center]表2 酚醛环氧树脂的[sup]1[/sup]H-NMR谱图解析[/align] [table=491][tr][td]1[/td][td]3.99ppm[/td][/tr][tr][td]2、3[/td][td]2.80ppm、2.93ppm[/td][/tr][tr][td]4[/td][td]3.33ppm[/td][/tr][tr][td]5、6[/td][td]3.92ppm、4.21ppm[/td][/tr][tr][td]7、8[/td][td]6.87ppm、7.12ppm[/td][/tr][/table][b]二. 固化剂[/b] 为了达到优异的综合性能,微谱技术工程师通过一定的反应预聚合成了不同的固化剂,来研究改性固化剂中各组分的配比,以及应用谱图表征计算结果差异,从而对分析结果进行校正,以下将以改性1,3-环己二甲胺(1,3-BAC)为例进行说明。[align=center][img=,690,482]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807051423305311_3270_2879355_3.jpg!w690x482.jpg[/img][/align][align=center]图4 样品1,3-BAC和环氧树脂反应后[sup]1[/sup]H-NMR测试结果[/align] 图4为样品1,3-BAC和环氧树脂反应后[sup]1[/sup]H-NMR测试结果,图中0.69ppm、1.41ppm、1.2-1.5ppm为1,3-BAC上氢原子的化学位移,通过特征峰积分面积计算投料比约为: 1,3-BAC:E51约为1.19:1(1,3-BAC比实际投料偏少20%左右)。[b]三. 固化产物[/b] 目前有部分产品因为无法拿到固化前液体样品,只有固化成型的产品,因其形成了不溶不熔的三维网络结构导致有效的测试相对较少。为了更准确地分析这部分产品,除了将固化产品降解前处理后再测试外,微谱技术也花费大量的人力物力研究几种典型的固化剂的固化动力学和固化物的耐热性等性能,然后结合降解产品的IR、NMR、GC-MS等测试,互相佐证,从而综合确定固化剂的种类。 以上对环氧树脂体系分析的新进展研究,有力地扩展了微谱分析在环氧产品中的应用,极大地提高了环氧固化剂定性定量的准确率,获得很多国内知名生产商的认可![list][*]声明:本文资料为“上海微谱化工技术服务有限公司”原创,未经允许不得私自转载。否则我司将保留追究其法律责任的权利。[/list]
[b]一. 醇酸树脂介绍[/b] 醇酸树脂是由多元醇、多元酸和植物油/合成脂肪酸缩合聚合而成的油改性聚酯树脂,如Table 1所示。醇酸树脂的分类可依据植物油/合成脂肪酸的种类,也可依据脂肪酸或油脂在醇酸树脂中的含量(油度,OL),如Table 2所示。[align=center]Table 1 醇酸树脂的组成[/align][align=center][img=,644,258]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120933417115_7822_2879355_3.jpg!w644x258.jpg[/img][/align][align=center]Table 2 醇酸树脂的分类[/align][align=center][img=,645,293]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120934044045_9365_2879355_3.jpg!w645x293.jpg[/img][/align][b]二. 微谱技术在醇酸树脂结构解析方面的积累[/b] 醇酸树脂固化成膜后有光泽和韧性,附着力强,并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性,通常作为木器漆、烤漆、油墨等产品的主体树脂使用。主体树脂的角色意味着醇酸树脂的性能直接影响应用产品的性能,所以对醇酸树脂的组成及单体的结构解析非常重要,而微谱胶涂油事业部已在这方面进行了一定的知识积累。 技术工程师首先利用已知单体及比例合成多组醇酸树脂标准样品,然后对这些标准样品进行GC-MS、[sup]1[/sup]H-NMR、[sup]13[/sup]C-NMR等测试,建立醇酸树脂单体谱图库,优化醇酸树脂结构解析方法,进而对醇酸树脂的合成单体(多元醇、多元酸和植物油/合成脂肪酸)进行定性定量解析。[b]三. 解析案例 解析对象:[/b]亚麻油改性的醇酸树脂 [b]解析思路:[/b]醇酸树脂中植物油/脂肪酸可以根据醇酸树脂甲酯化产物中各脂肪酸甲酯的种类与质量比来鉴定,多元醇及多元酸可以通过[sup]1[/sup]H-NMR 和[sup]13[/sup]C-NMR 中化学位移的归属进行确定。[b] 解析过程:[/b]如 Figure 1 所示,对各脂肪酸甲酯的色谱峰进行积分并作归一化计算,结果与亚麻油组分的文献值对比(Table 3),发现脂肪酸种类及含量与椰子油组分有良好的对应关系,确定醇酸树脂的植物油为亚麻油。 分析醇酸树脂的[sup]1[/sup]H-NMR(Figure 2) 和[sup]13[/sup]C-NMR(Figure3),确定多元醇为季戊四醇和二乙二醇,多元酸为邻苯二甲酸酐,并且存在羟基未反应完全的季戊四醇。单体定性确定后,通过[sup]1[/sup]H-NMR,对合成单体的特征化学位移进行积分面积计算,确定单体的定量数据。[align=center][img=,502,222]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120934352578_5386_2879355_3.jpg!w502x222.jpg[/img][/align][align=center]Figure 1 醇酸树脂GCMS谱图[/align][align=center]Table 3 醇酸树脂中各脂肪酸甲酯的色谱峰面积与亚麻油组分文献值对比(%)[/align][align=center][img=,606,382]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120935055605_9200_2879355_3.jpg!w606x382.jpg[/img][/align][align=center][img=,556,107]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120935221815_9280_2879355_3.jpg!w556x107.jpg[/img][/align][align=center][img=,623,436]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120935499435_8090_2879355_3.jpg!w623x436.jpg[/img][/align][align=center]Figure 2 醇酸树脂[sup]1[/sup]H-NMR谱图[/align][align=center][img=,623,436]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807120936123835_2273_2879355_3.jpg!w623x436.jpg[/img][/align][align=center]Figure 3 醇酸树脂[sup]13[/sup]C-NMR谱图[/align][b] 解析结果:[/b]对于醇酸树脂的单体结构解析,该方法准确度很高,可以将醇酸树脂中多元醇、多元酸和植物油/合成脂肪酸进行定性定量解析。该方法已为多家开发醇酸树脂的客户提供了非常大的帮助,客户按照醇酸树脂结构信息可以更快地完成产品开发,缩短研发周期。[list][*]声明:本文资料为“上海微谱化工技术服务有限公司”原创,未经允许不得私自转载。否则我司将保留追究其法律责任的权利。[/list]