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聚酯、聚醚多元醇的測(cè)定之分子量的測(cè)定
由于各種聚氨酯產(chǎn)品的性能和用途不同,聚酯或聚醚的結(jié)構(gòu)(線性或多官能力)和分子量也不同。例如,聚氨酯或聚醚通常用于分子量為500~3000的聚氨酯彈性體。軟聚氨酯泡沫要求聚醚分子量為2000~4000,而硬聚氨酯泡沫要求聚醚具有一定的官能力,分子量小于1300。因此,測(cè)量原料多元醇的分子量對(duì)于工藝原料的選擇、配方設(shè)計(jì)和計(jì)算至關(guān)重要。
聚酯和聚醚都是端羥基聚合物,因此分子量可以通過(guò)測(cè)定的羥值來(lái)計(jì)算。M=56.11*n*1000/羥值(校正)類(lèi)型n為聚合物的官能(或末端羥基數(shù));M為分子量。在已知羥基值的前提下,該方法快速簡(jiǎn)單地計(jì)算分子量。在未知羥基值的情況下,分子量可以通過(guò)凝膠滲透色譜(GPC)和氣相滲透色譜(VPO)等儀器來(lái)確定。
1.凝膠滲透色譜(GPC)
GPC分級(jí)是根據(jù)溶質(zhì)分子的大小進(jìn)行的淋浴色層法。樣品配備一定濃度的稀溶液,用溶劑淋浴,并連續(xù)通過(guò)色譜柱。交聯(lián)聚苯乙烯凝膠顆?;蚯蛐味嗫坠柙逋凉柙逋?,具有一定的粒度和一定的間隙率,或帶有間隙玻璃珠。填充物形成適當(dāng)?shù)目讖椒植?,其分布大致適合樣品中溶質(zhì)分子的大小分布。隨著溶劑的淋浴,溶質(zhì)分子逐漸擴(kuò)散到橡膠顆粒的表面和內(nèi)部。溶質(zhì)中最大的分子難以進(jìn)入人體間隙,只能在橡膠表面流動(dòng),即第一次被溶劑淋浴。溶質(zhì)中的中等分子只能進(jìn)入較大的間隙,容易被溶劑淋浴,溶質(zhì)中最小的分子擴(kuò)散到橡膠顆粒間隙的深處,在填充柱中停留時(shí)間最長(zhǎng),最終被淋浴。這樣,就達(dá)到了分級(jí)的目的。使用示差折光儀測(cè)量淋浴液中的聚醇含量,并制作含量-2。
根據(jù)moor公式找出樣品的洗滌體積與分子量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Ve=a-b1gm。
類(lèi)型A,B為常數(shù),洗滌體積VE為1gm圖,洗滌體積與分子量之間的關(guān)系可以稀釋在線性范圍內(nèi),采用標(biāo)準(zhǔn)樣品,制作校正曲線,獲得聚醇樣品洗滌體積與級(jí)分子量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用校準(zhǔn)曲線處理數(shù)據(jù),可獲得聚醇分子量微分布曲線,計(jì)算樣品數(shù)均分子量(Mn)、重均分子量(MW)、分子量分布多分散指數(shù)(D)、分子量分區(qū)含量等指標(biāo)。然而,凝膠滲透色譜法是一種相對(duì)的方法。在確定未知樣品時(shí),必須用標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)柱系。為了使給定的GPC柱能夠廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型的聚合物(線性類(lèi)型、等),以表示大分子尺寸的M與洗滌體積相關(guān)的M,可以得到一般的校正曲線。這樣,在不同的條件下(不同的)。圖18-2顯示了聚醚多元醇和甲苯二異氰酸酯(TDI)和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)通過(guò)擴(kuò)鏈反應(yīng)獲得的預(yù)聚物GPC譜圖。由此可見(jiàn),擴(kuò)鏈后的預(yù)聚物分子量和分子量分布明顯高于聚醚多元醇。
四氫呋喃、三氯甲烷等有機(jī)溶劑常用于凝膠滲透色譜,部分GPC柱也可用水作溶劑。
聚醇的官能度可以通過(guò)使用示差折射和紫外光雙檢測(cè)器凝膠滲透色譜法來(lái)確定。首先,聚醇樣品采用3、5-二硝基苯甲酰氯處理,提高紫外光吸收(羥基在紫外光區(qū)域無(wú)吸收),將蒸餾后的三氯甲烷制成稀溶液,進(jìn)行凝膠滲透色譜分析,利用示差折射和紫外光雙檢測(cè)器監(jiān)測(cè)GPC柱中樣品的分離,并使用雙記錄器跟蹤記錄,獲得水平坐標(biāo)為洗滌體積。(保留時(shí)間),縱坐標(biāo)分別為折射率信號(hào)(與濃度相關(guān))和紫外線吸收信號(hào)(與官方能量組相關(guān))兩條曲線。如果將洗滌和提取的體積劃分為幾個(gè)級(jí)別,然后在級(jí)別間隔的基礎(chǔ)上處理兩條曲線,則可以。獲取樣品中各種官能組分的相對(duì)含量、數(shù)均官能(FN)和重均官能(FW)數(shù)據(jù),計(jì)算多分散指數(shù)(DF)。從這些數(shù)據(jù)可以看出,不同批號(hào)樣品的官能分布存在明顯差異。
2.氣相滲透法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VPO法)
該方法具有良好的分子量重現(xiàn)性,可測(cè)量5萬(wàn)分子量,適用于多種聚合物。氣相滲透法的原理是基于在恒溫容器中填充揮發(fā)性溶劑的飽和蒸氣,并將一滴不揮發(fā)性溶液和一滴純?nèi)軇┓湃肴軇┑娘柡驼魵庵小S捎谌芤褐械娜軇╋柡汀?/p>
如果蒸汽壓力低于純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎毫?,溶劑分子將自飽和蒸汽凝聚在溶液滴表面,釋放凝聚熱,提高溶液滴溫度,提高蒸汽壓力,形成溫差△T=T2ーT1。當(dāng)蒸汽壓力接近相等時(shí),溫度上升停止?!鱐與蒸汽壓力下降成比例,即與溶質(zhì)濃度(mol/kg)成比例,△T=A*(M1/M2)*C。類(lèi)型A為比例系數(shù);M1為溶劑分子量;M2為溶質(zhì)分子量;C為溶質(zhì)濃度。
這是氣相滲透法測(cè)量分子量的基礎(chǔ)。見(jiàn)圖18-3。兩個(gè)熱敏電阻RT1和RT2裝配在飽和蒸氣相中,與其他電阻形成惠斯登橋(見(jiàn)圖18-4)。如果在兩個(gè)熱敏電阻上滴一滴相同的溶劑,則兩個(gè)熱敏電阻的溫度相同。用零電阻將檢流計(jì)調(diào)整到零點(diǎn),然后在一個(gè)熱敏電阻上滴一滴具有一定樣品濃度的溶液,在另一個(gè)熱敏電阻上仍只滴一滴溶劑,導(dǎo)致兩個(gè)液滴之間的溫度不同(△T),樣品溶液滴溫度升高,熱敏電阻值降低,導(dǎo)致橋梁失平,失平信號(hào)△G與△T成正比(△Goc△T)。如此△G=K*(c/M)C型為樣品濃度;M為分子量;K為儀器常數(shù)。K僅與測(cè)試溫度、溶劑、電壓、氣化室?guī)缀螀?shù)和元件的熱損失有關(guān),可用已知分子量的樣品校準(zhǔn)。這樣,未知物體的分子量就可以在K值確定后根據(jù)相同的條件來(lái)確定。
K常數(shù)校準(zhǔn):選擇一種已知分子量并可溶于多種有機(jī)溶劑的樣品,將其配備一定濃度的溶液,將注射器滴入氣化室的熱敏電阻上,用另一個(gè)注射器將同一溶劑滴入另一個(gè)熱敏電阻上。平衡后,寫(xiě)下流量計(jì)△G,計(jì)算K=M*△G/C,其中M為已知標(biāo)準(zhǔn)樣分子量。
為了測(cè)量低分子量化合物,該方法可以先用標(biāo)準(zhǔn)樣品制作濃度(mol/kg)和△G標(biāo)準(zhǔn)曲線,并根據(jù)相同條件測(cè)量未知物。與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比,計(jì)算未知物的分子量非常簡(jiǎn)單。





