熱重分析和熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法鑒別聚苯硫醚纖維

標準·檢驗熱重分析和熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法鑒別聚苯硫醚纖維Identification of Polyphenylene Sulfide Fiber byThermogravimetric Analysis and Pyrolysis GasChromatography-Mass Spectrometry文/朱峰王明葵田曉蕊摘要:結合熱重分析(TGA)技術(shù)和熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用( Py/GC-MS)技術(shù),建立了一種通過(guò)統計分析TG特征溫度以及特定溫度下裂解產(chǎn)物種類(lèi)及其相對豐度對聚笨硫醚(PPS)纖維進(jìn)行定性鑒別的方法。通過(guò)熱重分析,研究了PPS纖維在惰性氣氛下的各項特征溫度通過(guò) Py/GC-MS,PS纖維在650℃裂解時(shí),主要特征裂解產(chǎn)物為苯硫醇、二苯二硫醚、1,3-笨二硫酚、噻葸、二苯并噻吩,其相對豐度分別為:100.00%、52.56%、29.29%、25.25%17.52%關(guān)鍵詞:聚苯硫醚纖維;鑒別;熱重分析;裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用聚苯硫醚( Polyphenylene sulfide.簡(jiǎn)稱(chēng)PPS)纖維TGA和 Py/GC-MS相結合應用于PPS成分分析的報道是一種高性能特種纖維,分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替本文在采用熱重分析研究PPS纖維特征溫度的基礎排列,結構上有大π鍵,其具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐高上,對其進(jìn)行熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法研究。通過(guò)溫的熱穩定性以及抵抗惡劣環(huán)境、阻燃、絕緣、防輻射等統計分析特定裂解溫度下的裂解離子種類(lèi)及其相對豐度特點(diǎn),在高溫、化學(xué)腐蝕環(huán)境等領(lǐng)域正得到廣泛應用準確定性鑒別PPS纖維日本東麗已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使用聚苯硫醚復合絲的保溫衣料用材料2。1試驗部分目前相關(guān)的研究集中于聚苯硫醚樹(shù)脂的合成及其結1.1材料與儀器構與性能,聚苯硫醚纖維成分鑒別方法的研究報道不聚苯硫醚纖維,規格:20tex多。錢(qián)和生等將熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Py/GCTG209F1熱重分析儀( NETZSCH-Geraetebau gmbhMS)應用于聚苯硫醚樹(shù)脂熱分解機理的研究”,結果顯 Germany);PY2020S單點(diǎn)裂解器( Frontier Laboratories示:聚苯硫醚樹(shù)脂的裂解作用屬于無(wú)歸引發(fā)分解模型,除Ltd.)7890A-5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀.配有7693型了主鏈斷裂以形成相對分子質(zhì)量更小的化合物外,裂解時(shí)自動(dòng)進(jìn)樣器( Agilent Technologies Inc.)。易發(fā)生分子重排、環(huán)化和次級反應.導致各種取代基芳香1.2熱重分析條件族化合物的形成?？梢?jiàn)裂解溫度的選擇成為PPS纖維定性樣品量:100mg;檢測溫度范圍:32C~780C:試驗鑒別研究的重要內容。氣氛:氮氣:升溫速率:5cmin熱重分析TGA)技術(shù)是在溫度程序變化下通過(guò)測13裂解條件量試樣重量的變化,從而反映試樣的性能和效果,該方法樣品量:0凵中國煤化工樣品舟中的結果可以用來(lái)判斷升溫過(guò)程中試樣的物相變化情況。依靠自由落體CNMHG置的石英裂熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(PyGC-MS)能夠對材料解管中:裂解溫度:650℃,持續0.2min:接口溫度高溫裂解后的小分子進(jìn)行定性和定量分析。目前,尚無(wú)280℃。方數據212年3(B■標準檢驗4色譜條件22PPS纖維的Py(GCMS分析色譜柱:DB-17MS40m×0.250mm×0.25μm:進(jìn)樣圖2為PPS纖維分別在555℃.650C、750 C Py/GO-口溫度:280℃:傳輸線(xiàn)溫度:300℃:載氣:氦氣,恒流MS分析時(shí)的總離子流色譜圖對比圖。通過(guò)分析發(fā)現,相模式,流速0.8 mL/min:分流進(jìn)樣,分流比1001:色諧柱同進(jìn)樣量及操作條件下,絕對豐度60c>750c>555℃升溫程序:初始溫度40℃,保持1min,以10Cmin升到說(shuō)明650C時(shí)靈敏度高:與650C時(shí)相比,750℃555C260℃,保持5min。特征峰數目較少:裂解溫度達到750C時(shí),某些在650C1.5質(zhì)譜條件時(shí)出現的特征峰消失,如24.813分鐘的峰,同時(shí)出現很多電子轟擊源(E).電子能量:70eV:離子源溫小峰,說(shuō)明PS纖維在較高溫度時(shí)發(fā)生多種裂解反應。綜度:230C;四極桿溫度:150℃:掃描范圍:mz33上所述,對PPS纖維定性分析采用650C為熱裂解溫度600:掃描方式:全掃描。采用 NIST MS Search2.0譜庫進(jìn)行檢索。1.6樣品處理取適量聚苯硫醚纖維.用定性濾紙包成圓柱狀,置于索氏提取器中,以乙醚為試劑,調節提取溫度在回流次數為6-8次/小時(shí),總回流時(shí)間不少于2h。將聚苯硫醚纖維取出.用鑷子盡可能將試樣中的溶劑擠出.通風(fēng)櫥中晾至近干后置于烘箱中,在(105±3)℃下烘至恒重。移入圖2聚苯硫醚纖維不同裂解溫度下 Py/GC-MS總離子流色干燥器中冷卻保存.準確稱(chēng)量后進(jìn)行測試。圖3是PPS纖維在650C時(shí)Py/GCMS分析的總離2結果與討論子流色譜圖。PPS纖維裂解產(chǎn)物以及相對強度見(jiàn)表1。2.1PPS纖維的熱重分析結果表明.650C時(shí)最主要的裂解產(chǎn)物分別是:苯硫圖1為PPS纖維的 TG/DTG曲線(xiàn)。根據GB/T6425醇(相對強度100%),二苯二硫醚(52.56%),1,32008,由PS纖維 TG/DTG曲線(xiàn)可知PPS纖維達到5%失重苯二硫酚(292噻蒽(25.25%),二苯并噻吩率時(shí)的溫度為492℃,外推始點(diǎn)溫度為496C,外推終點(diǎn)(17.82%溫度為584C,半壽溫度為580℃,達到最大分解速率時(shí)溫度為555C。在外推終點(diǎn)溫度時(shí),PPS纖維的質(zhì)量保留率達到49%.說(shuō)明其很強的熱穩定性。上述特征溫度可作為PPS纖維定性鑒別的特征項?？紤]到熱裂解(Py)氣氛、流速與TG分析時(shí)不同且PPS纖維的強熱穩定性,本文以PPS纖維TG最大分解速率時(shí)溫度為基點(diǎn),將PPS纖維 Py/GC-MS裂解溫度的研究范圍選為555C、650℃、750℃圖3聚苯硫醚纖維650°℃ Py/GC-MS分析總離子流色譜圖3結論結合熱重分析(TGA)技術(shù)和熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用( Py/GC-MS)技術(shù),建立了一種通過(guò)統計分析TG特征溫度以及特定溫度下裂解產(chǎn)物種類(lèi)及其相對豐度對聚苯硫醚(PPS)纖維進(jìn)行定性鑒別的方法。通過(guò)熱重分析技術(shù),研究了PPS纖維在惰性氣氛下的各項特征溫度,確定了P纖維熱裂解溫VT凵中國煤化工0c,通過(guò)在三個(gè)溫度下的PCNMHGS纖維定性鑒別采用650℃C為熱裂解溫度。GCMS分析結果顯示圖1聚苯硫醚纖維的 TG/DTG曲線(xiàn)在該熱裂解溫度下,PPS纖維主要特征裂解產(chǎn)物為苯硫012年3月(上)中國纖檢5標準·檢驗口表1650℃時(shí)PPS纖維裂解特征質(zhì)譜峰及其相對強度序號保留時(shí)間/min化合物分子式分子量CAS號相對強度/1.738H2S7783-06471729525.678.337苯硫醇C6H6S108-98-5100003甲基苯硫酚ChAs10840-714.1631,3-苯二硫酚C6H652聯(lián)苯C12H104氰基硫代苯酚36801-01-117.888二萃硫醚C12H1os186139-66211.579732(1,3·二氫}萘并C12HIOS186(2,3-c)噻吩8948-53-17.2020.220二苯并噻吩C12H8S184132-65-017.52二苯二硫醚882-33-74.618噻蒽C12H8S22169285325.254813噻蒽C12H8S24,4-二巰基二苯硫醚C12H10s319362-77-73.29醇、二苯二硫醚、1,3-苯二硫酚、噻蒽、二苯并噻吩.其相對豐度分別為:100%.52.56%、29.29%、25.25[作者單位:國家紡織服裝產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心1752%。福建);福建省纖維檢驗局]參考文獻[1陳志榮,汪家銘.聚笨硫醚纖維發(fā)展概況及應用前景[J高科技纖維與應用,2009,34(1):46-50[2]綜合信息,東麗將正式展開(kāi)衣料用PPS纖維[叮福建輕紡,2003(6):32[3]嚴永剛,謝美菊,陳永榮,等.聚苯硫醚的合成與結構研究L聚苯硫醚的合成與結構表征[.四川大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,1999,36(3):535-540[4 Canshuaocheng Zhao, Jie Yang, et al. A study onheologic behavior of polyphenylene sulfide []. Journal ofApplied Polymer Science, 1995, 56(5): 581-590.5]錢(qián)和生。色質(zhì)聯(lián)用研究聚苯硫醚熱分解[J質(zhì)譜學(xué)報,2006,27:103-104[6錢(qián)和生.裂解氣相色譜-質(zhì)譜法研究聚笨硫醚熱分解[J分析測試學(xué)報,2006,24(4):84-87[刀陳鏡泓,李傳儒.熱分析及其應用M].北京:科學(xué)出版社,1985.中國煤化工梁小焰.新型紡織纖維的鑒別—紅外光譜和熱裂解氣CNMHG相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)質(zhì)量與市場(chǎng),2009,3:69-70[9]GB/T6425—2008熱分析術(shù)語(yǔ)[S]58中國纖檢2012年3月(上