脂溶性聚合物環(huán)氧樹脂及甲基硅油分子量分布測定

劉興國 熊亮 曹建明 金燕

美麗而寒冷的冬天又到了，室外大雪紛飛，喜歡運動的小伙伴們由戶外轉(zhuǎn)戰(zhàn)室內(nèi)，場館內(nèi)羽毛球、乒乓球、籃球大戰(zhàn)相繼上演，運動的身姿和藍綠色地面、明亮的籃板構(gòu)成了一道道靚麗的風(fēng)景線。你可知道這漂亮的場地和器材是用什么材料制造的嗎？學(xué)化學(xué)的你可能回答：“有機材料。"其實這些都是聚合物材料，綠色和藍色的防滑地面材料為環(huán)氧樹脂，有機玻璃的籃板材料為聚甲基丙烯酸甲酯。這些均為脂溶性聚合物材料的產(chǎn)品，它們已滲透到日常生活和高端科技的方方面面，從每天要用到的塑料袋到航天材料都可看見它們的身影。

今天，飛飛給大家重點介紹兩種脂溶性聚合物。一種是低分子型環(huán)氧樹脂，是由雙酚A和環(huán)氧丙烷在氫氧化鈉作用下縮聚而成，室溫下為黃色液體或半固體，耐熱、耐化學(xué)藥品、電氣絕緣性好，廣泛用于絕緣材料、玻璃鋼、涂料等領(lǐng)域，是常用的基礎(chǔ)化工材料。另外一種為甲基硅油，它具有突出的耐高低溫性、極低的玻璃化溫度、很低的溶解度參數(shù)和介電常數(shù)等，在織物整理劑、皮革涂飾劑、化妝品、涂料和光敏材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

分子量分布是表征聚合物的重要指標，對聚合物材料的物理機械性能和成型加工性能影響顯著。常用測定方法有：粘度法、激光光散射法、質(zhì)譜法和體積排阻色譜法 （SEC法），其中凝膠滲透色譜法（GPC法）作為體積排阻色譜法的一類，方便快捷、設(shè)備普及，具有廣泛適用性。通過本文，飛飛給大家介紹以聚苯乙烯為標樣，GPC法測定低分子量環(huán)氧樹脂以及甲基硅油分子量的方法，通過對分子量分布的準確控制可以很好地保證產(chǎn)品的質(zhì)量。變色龍軟件GPC擴展包可以非常方便地將采集的GPC數(shù)據(jù)進行處理，快速地得到分子量分布的信息，而且該擴展包*免費。

本實驗儀器配置如下：

儀器：賽默飛 U3000高效液相色譜儀

泵：ISO3100 Pump

自動進樣器：WPS 3000SL Autosampler

柱溫箱：TCC3000 Column Compartment

檢測器：ERC 521示差檢測器

變色龍色譜管理軟件 Chromeleon CDS 7.2

1. 環(huán)氧樹脂分子量測定

雙酚A型環(huán)氧樹脂基本結(jié)構(gòu)及以它為材料制造的體育館環(huán)氧地坪見圖1：

圖1 雙酚A型環(huán)氧樹脂基本結(jié)構(gòu)及體育館環(huán)氧地坪

色譜條件如下：

分析柱：TSKgel G2500HXL 300*7.8mm，P/N:0016135（適用分子量范圍100-20000）；TSKgel G3000HXL 300*7.8mm，P/N:0016136（適用分子量范圍500-60000）；TSKgel G5000HXL 300*7.8mm，P/N:0016138（適用分子量范圍1000-4000000）；三根色譜柱串聯(lián)分析。

柱溫：25℃

RI檢測器：過濾常數(shù)：2s，溫度：35℃

流動相：四氫呋喃，流速1.0mL/min

進樣量：15µL

對照品為聚苯乙烯，分子量分別為162，370，580，935，1250，1890，3050和4910；稱取適量對照品用四氫呋喃超聲溶解，濃度0.02mg/mL。樣品用四氫呋喃溶解，濃度0.1mg/mL，測定譜圖見圖2。

圖2不同分子量聚苯乙烯對照品測定譜圖

注：580和370兩個對照品出廠報告上polydispersity多分散系數(shù)分別為1.13和1.15，分子量集中度差，所以峰形呈現(xiàn)為多簇小峰。其余對照品多分散系數(shù)均小于1.05，峰形呈對稱單峰。

校正曲線及相關(guān)系數(shù)如下：

圖3 校正曲線

校正曲線方程y=-0.0006x3+0.0502x2-1.5496x+20.4439，相關(guān)系數(shù)R=0.9998。不同廠家不同批次環(huán)氧樹脂樣品測定結(jié)果如下：

表1 環(huán)氧樹脂樣品測定結(jié)果

樣品名稱     重均分子量Mw

樣品-1        387

樣品-2         401

樣品-3         396

2. 甲基硅油分子量測定

測試甲基硅油的分子量及其分布，常用的GPC方法是采用甲苯或四氫呋喃作為流動相，但是由于甲苯屬于管制類試劑，不易購買，因此飛飛采用四氫呋喃（THF）作為流動相來測定硅油的分子量及其分布，結(jié)果顯示分離與色譜峰形均較好。

對照品為聚苯乙烯，分子量分別為1210，2880，6540，22800，56600和129000；稱取適量對照品用四氫呋喃超聲溶解，濃度約1.0mg/mL。樣品用四氫呋喃溶解，濃度1mg/mL。

色譜條件如下：

分析柱：Shodex KF-805L 8.0*300mm（適用分子量范圍300-2000000）；

柱溫：30℃

RI檢測器溫度：31℃

流動相：四氫呋喃，流速0.8mL/min

進樣量：100µL

對照品測定譜圖及校正曲線如下：

圖4 對照品測定譜圖及校正曲線

校正曲線方程y=-0.0182x3+0.5987x2-7.1522x+34.6655，相關(guān)系數(shù)R=0.9996。甲基硅油樣品測定結(jié)果數(shù)均分子量為20727，重均分子量為36273，Z均分子量為59280，Z+1均分子量為91320。

總結(jié)

到這里，飛飛給大家介紹了采用U3000液相結(jié)合變色龍軟件采集和處理數(shù)據(jù)，分析低分子量環(huán)氧樹脂和甲基硅油分子量的方法，由于兩者分子量范圍差異較大，實驗采用了兩組不同分子量的聚苯乙烯標準品作為對照品。對于環(huán)氧樹脂由于需要測定的是低分子量聚合物且對照品分子量接近，所以采用了三根截留分子量不同的凝膠柱串聯(lián)進行測定，結(jié)果更為準確。變色龍GPC分子量計算擴展包功能強大，導(dǎo)入和使用方便，為廣大變色龍工作站用戶擴展使用GPC功能帶來便利。本文介紹的為脂溶性聚合物的分子量測定，對于水溶性聚合物的分子量分布測定，飛飛這里有較多應(yīng)用文章供大家參考，感興趣的朋友可聯(lián)系我索取，這里給大家提供一篇最常用的，右旋糖酐40的分子量分布測定。