Полимерные добавки. Анализ добавок в каучуках. Хроматографические и другие методы

TGA также удобен для количественного определения неорганических наполнителей, таких как барит, диоксид кремния и силикаты. Ограничение метода состоит в том, что получается общее неорганическое содержание каучука без указания относительной пропорции, если присутствует смесь наполнителей. Поскольку большинство резиновых смесей содержат оксид цинка как часть системы отверждения (серные системы) или в качестве акцептора кислоты (системы перекисного отверждения), обычной практикой является дополнение данных TGA по крайней мере полуколичественным элементным методом, таким как XRF для получения качественных и количественных данных. Выдержка в печи при температуре +550 °C (по ISO 247) является ещё одним методом, обычно используемым для выделения и количественного определения неорганических веществ.

Сухое озоление может быть непригодным для галогенсодержащих каучуков, а кислотное озоление не рекомендуется для необработанных резиновых полимеров. Качественную информацию о составе золы можно получить с помощью таких методов, как FTIR, XRF или ICP. Пластификатор или масло в резине обычно определяют путем экстракции растворителем (ISO 1407) и идентификации FTIR; TGA обычно может обеспечить хорошую количественную оценку содержимого пластификатора. Антиразлагаемые агенты в резиновых смесях могут быть определены с помощью HS-GC-MS для летучих компонентов (например, BHT, IPPD), но обычно требуется экстракция растворителем с последующим анализом GC-MS, ВЭЖХ, УФ или по методу DP-MS. Поскольку сшитые каучуки нерастворимы, необходимо проводить более сложные процедуры экстракции. Определение антиоксидантов в каучуках с помощью ВЭЖХ и TLC (тонкослойной хроматографии) было пересмотрено.

Техника TLC для антидеградирующих веществ в каучуках описана в ASTM D 3156 и ISO 4645-2. Прямой зонд EIMS также использовался для анализа антиоксидантов (затрудненных фенолов и ароматических аминов) в экстрактах каучука. ISO 11 089 (1997) посвящен определению N-фенил-β-нафтиламина и поли-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (TMDQ), а также других общих типов антиозонантов, таких как N-алкил-N -фенил-п-фенилендиамины (например, IPPD и 6PPD) и N-арил-N-арил-п-фенилендиамины (например, DPPD) с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, ВЭЖХ.

Существует два основных типа систем отверждения, используемых в резиновых изделиях: сера и перекись. Были представлены аналитические методы, позволяющие охарактеризовать систему вулканизации неизвестных эластомеров (сшитых серой или пероксидом). Однако следует учитывать, что сера в каучуках может образовываться не только в процессе вулканизации (связанная или комбинированная сера), но также и из добавок, таких как продукты реакции ускорителя, органические пластификаторы (например, алкилполиэфир-тиоэфир), органические стабилизаторы (например, DSTDP), органические модификаторы, органические наполнители (например, порошок эбонита), неорганические вещества (например, BaSO4, свободная элементарная сера, сульфид металла) или неорганические пигменты (например, CI Pigment Blue 29, CI Pigment Orange 20).

В зависимости от объема информации, анализ серы может быть сложным. Чтобы сделать надежные заявления о системе вулканизации неизвестного эластомерного материала, необходимо оценить результаты нескольких аналитических методов, в частности термического разложения, пиролиза и хроматографии (часто с использованием обнаружения FPD и AED). Общее содержание серы в каучуках может быть определено методом колб с кислородом, плавлением с пероксидом натрия или сжиганием в печи. Метод сжигания в кислородных колбах также можно использовать для определения общего содержания галогенов (метод титрования) или количественного определения конкретных галогенов (метод ионной хроматографии) в каучуке. Исследования состояния отверждения могут проводиться с помощью методов DSC, TMA и DTMA. Также использовали PyGC для изучения серных мостиков в заполненных NR вулканизатах.

Некоторые ускорители системы отверждения серы (например, TMTD) производят нитрозамины. Анализ резиновых смесей на нитрозамины обычно принимает форму экстракции с последующим анализом методов ГХ (газовой хроматографии) с использованием специального детектора (например, ELCD). Пероксидные соагенты (например, TAC, TAIC) могут быть обнаружены в экстрактах растворителя с помощью ГХ-МС (хромато-масс-спектрометрии), поскольку они являются достаточно летучими и термически стабильными. Доступен всеобъемлющий обзор использования методов химического анализа для исследования отверждения каучуков и других полимерных систем. Анализ для ускорителей может быть различным по объёму работ в зависимости от сложности системы ускорителя.