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

Определение содержания масла в EPDM лучше всего проводить методом экстракции по Сокслету с использованием MEK в качестве растворителя. Сообщалось также о проведении комплексного испытания, в ходе которого оценивались различные методы, используемые в настоящее время при исследовании неизвестных резиновых смесей (составы уплотнений, оболочек труб и кабелей, а также протекторов шин для автомобилей). Специалисты Лейден и Рабб проиллюстрировали процесс реконструкции резиновой смеси и указали на некоторые трудности, возникающие при реконструкции сложного соединения оболочки из проводов и кабелей. Форрест проиллюстрировал обратное проектирование достаточно сложного высокоэластичного эластомерного соединения в качестве полностью разработанного примера с использованием количественного извлечения растворителя, определения содержания золы и таких методов, как TGA, FTIR, XRF, GC-MS, HS-GC-MS, PyFTIR, ICP, и s-NMR. Была получена информация о таких системах, как циклогексантиол / ускоритель CBS; ускорители бензотиазол / MBT, MBTS или CBS; N, N-диметилформамид / ускоритель TMTD; фталимид / Santoguard PVI; антиоксидант N-фенилбензоламин / дифенил / ацетонамин.

Представляет интерес изучить вопрос о разработке аналитического инструментария деформирования каучука за последние два десятилетия и роль новых технологий. Одна из технологий для качественного и количественного анализа каучуков и эластомеров состояла из мультитехнического подхода, включающего экстракцию, влажную химию (цветовые реакции, фотометрия), электрохимию (полярография, кондуктометрия), различные виды хроматографии (PC, GC, автономный PyGC, TLC), спектроскопию (УФ, ИК, автономный PyIR) и микроскопию (OM, SEM, TEM, флуоресценция). Заявленные возможности касались идентификации пластификаторов, жирных кислот, стабилизаторов, антиоксидантов, ускорителей вулканизации, свободной / общей / связанной серы, минералов. Монсанто в 1983 году использовал прямой зонд MS для количественного ситуативного анализа добавок и каучука.

Обычный подход к анализу каучука, используемый большинством лабораторий, включает аналитические подходы. Специалисты первоначально экспериментировали с прямым анализом соединений с использованием таких методик, как ATR-FTIR, NMR, PyMS и TGA и впоследствии сосредоточились на широком спектре методов пиролиза и масс-спектрометрии (EIMS, CIMS, FDMS, FIMS, AC-MS, MS / MS, Py -FIMS, TPPy-MS, PyGC-MS). Py-FIMS был использован в качестве метода скрининга для получения обзора химического состава. Люсье дал обзор своего подхода к анализу составных эластомеров. Неотверждённые соединения сначала экстрагируют этанолом для удаления масел для последующего анализа, тогда как отвержденные соединения лучше всего экстрагируют с помощью ЭТА (этанол / толуол). Неотверждённые соединения затем растворяют в низкокипящем растворителе (хлороформе, толуоле), а наполнитель удаляют фильтрацией.

Когда соединение отверждается, обычно достаточно длительной обработки в о-дихлорбензоле (ODCB) (точка кипения которого составляет +180 °C) для растворения достаточного количества полимера, чтобы обеспечить его отделение от наполнителя посредством горячей фильтрации. Идентификация полимера основывалась на ИК-спектроскопии (ключевая роль), анализ наполнителя (после прямого озоления при температуре +550... +600 °C в воздухе) осуществлялся с помощью ИК методов, а также AAS и XRD. Антиоксидантный анализ проводили с помощью ИК исследования неполимерного этанола или органических экстрактов ETA. Для неизвестных систем использовали методы ИК, NMR или МS идентификацию. Шнеко и Ангерер рассмотрели эффективность NMR, MS, TG и DSC для анализа каучука и резиновых смесей, содержащих отвердители, наполнители, ускорители и другие добавки. PyGC широко используется для анализа эластомеров, например, в определении режима вулканизации (перекисью или серой) натуральных каучуков.

Логический подход к решению проблем для анализа резины был описан китайскими специалистами. Систематический анализ включает отбор проб, устранение помех и измерение. Используемые методы включают хроматографию (GC, HS-GC, HPLC, SEC, IC), спектроскопию (AAS, UV/VIS, IR, NMR), МS, микроскопию и термический анализ. Конкретная роль каждого из этих методов для анализа резиновых смесей с или без смешивания ингредиентов, отвержденных резиновых изделий, латексов и мономеров зависит от типа анализируемого каучукового компаунда. Типичные области применения этих методов включают количественное определение остаточных растворителей и мономеров в готовых резиновых изделиях (например, стирол в SBR), контроль качества исходного сырья, такого как бензол или этилбензол в качестве примесей в мономере стирола, и анализ проб, собранных в рамках программ экологического мониторинга.

Идентификация полимеров и аддитивный анализ каучуков тесно связаны. Это противоречит процедурам, используемым в анализе полимеров / добавок. Методы качественного и количественного анализа состава резиновых изделий подробно описаны, например, в американском стандарте ASTM D 297 «Резиновые изделия – химический анализ». Для лазерной десорбции используется метод молекулярной спектрометрии для прямого анализа добавок к резине (например, антиоксидантов, антиозонантов, вулканизаторов, технологических масел, кремнеземистых наполнителей и т. д.) на поверхности эластомерного вулканизата. Основная проблема при выборе метода аналитических испытаний заключается в потенциальном воздействии резиновых добавок, таких как масла, органические кислоты, антиоксиданты, сшивающие агенты, смолы, связующие вещества, ускорители и другие наполнители. Такой метод, как SFE (извлечение сверхкритической жидкости), используется для экстракции масла-наполнителя, органических кислот и антиоксидантов из каучуков. Общее количество экстрагируемых веществ часто определяется путем взвешивания образца до и после экстракции. Для характеристики каучуков используют PyGC-MS.