CN108508098A - 凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，为外标法，所述外标法的检测条件包括：GPC柱的填料为苯乙烯‑二乙烯苯共聚物颗粒，流动相为四氢呋喃，检测器为示差折光检测器或紫外检测器。本发明的方法不仅利用古马隆树脂中高聚物、低聚物、残油的分子量不同的原理进行分离，也为采用凝胶渗透分析方法准确测定古马隆树脂中残油含量提供了依据，为生产环保型古马隆树脂起到质量监控作用。

Description

凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法
技术领域
本发明属检测领域，具体涉及一种采用凝胶渗透色谱(GPC)技术测定古马隆树脂中残油含量的检测方法。
背景技术
古马隆树脂又叫做古马隆－茚树脂，是苯并呋喃(氧茚)和茚的共聚物。它是通过对煤焦油的160～165℃馏分中所含的苯并呋喃和茚经过处理、精制，然后经催化共聚而得。树脂的物态随聚合度不同而各异，它们的软化点随着聚合度的提高而上升，从油液状逐步变成固体状。软化点在5～35℃的为液体古马隆，通常用作软化剂、塑剂；软化点在35～75℃的为黏性固体古马隆，通常也用作软化剂、增粘剂，有助于补强；软化点在75～135℃的为脆性固体古马隆，用途与黏性固体古马隆相仿，但补强效果更佳。国产古马隆的软化点范围在100℃，其相对密度为1.05～1.10，折光指数1.60～1.65，pH值6～8，耐热、耐光性好。液体古马隆有污染性。由于古马隆分子中含芳香杂环结构，因此，它与橡胶的相容性好，有助于溶解硫磺、硬脂酸，减少它们的喷霜倾向。同时，也有助于提高炭黑在橡胶中的分散性，增加胶料的黏性。由于性能上的优点众多并突出了“多功能”的特点，所以，长期以来深受人们的欢迎，用于代替天然树脂和酯化松香，用作橡胶的软化剂和陶瓷的粘结剂。但随着环保要求越来越高，古马隆树脂生产工艺过程中残留的油分(包含未反应完的苯并呋喃和茚等单体，分子量在115～118左右，以及在160～165℃下随苯并呋喃和茚共同馏出的如苯、二甲苯、三甲苯、萘等其它煤焦油组分)，使古马隆树脂气味很大，造成下游粘合剂、涂料客户的产品质量指标达不到最新的国家环保要求。而目前国内外古马隆树脂主要生产厂家的检测指标主要集中在软化点、分子量、比重等常规指标中(见表1、表2)，没有古马隆树脂中残油含量的检测指标。
表1日本日塗化学公司古马隆树脂的技术参数
指标/牌号 G-90 G-100N V-120 V-120S L-5 L-20
外观 液状 液状
色数 16以下 16以下 16以下 16以下 茶褐色 黑褐色
软化点(℃) 90 100 120 120 - -
粘度(Ps:25℃) - - - - 5 20
羟值(KOH mg/g) 25 25 30 30 50 67
酸值(KOH mg/g) 1以下 1以下 1以下 1以下 1.0 1.3
比重(15/4) 1.11 1.12 1.14 1.14 1.09 1.10
溴值(g/100g) 9 11 6 7 48 55
表2美国Neville公司古马隆树脂的技术参数
从专利、文献的检索看，也没有检索到古马隆树脂中残油含量的相关检测方法。因此，本发明的目的是提供一种采用凝胶渗透色谱技术快速、简便地分离古马隆树脂中聚合物和残油，从而测定古马隆树脂中残油含量的检测方法。
发明内容
本发明专利旨在提供一种凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含 量的方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，包括分子量的定量分析和残油含量的定量分析，所述分子量的定量分析为外标标准曲线法，残油含量的定量分析为峰面积百分比法，其中，所述外标标准曲线法与峰面积百分比法的检测条件包括：
GPC柱的填料为苯乙烯-二乙烯苯共聚物颗粒，流动相为四氢呋喃，检测器为示差折光检测器或紫外检测器。
作为优选方案，所述检测器为示差折光检测器。
作为优选方案，所述苯乙烯-二乙烯苯共聚物颗粒的粒径为5～10μm，可以使古马隆树脂中高聚物、低聚物、残油保持一定的分离度。
作为进一步优选方案，所述苯乙烯-二乙烯苯共聚物颗粒的粒径为5μm，可以使分辨率与柱效最大化。
作为优选方案，所述四氢呋喃的流速为0.8～1.2mL/min，0.8mL/min时增加了分析时间，1.2mL/min时分离度有一定的影响；GPC柱的柱温为25～40℃，柱温太低出峰慢，峰型拖尾，温度过高影响柱的寿命；进样量为10～100μL，对于100μL的色谱标准样品定量环来说，进样量低于10μL，进样精度降低，进样量高于100μL，检测器响应值过高；样品配制浓度为5～15mg/mL，进样配制浓度为5～15mg/mL，浓度太低，RI检测器灵敏度低，可能检测不出微量的残油含量；样品浓度过高，树脂可能无法在四氢呋喃中完全溶解。
作为优选方案，所述四氢呋喃的流速为1.0mL/min，GPC柱的柱温为35℃，进样量为20μL，样品配制浓度为10mg/mL。
作为优选方案，分子量校准曲线所用的标准品为凝胶渗透色谱通用型聚苯乙烯标准品系列。优选地为聚苯乙烯标准品加上煤焦油成分茚、苯等标准品制作分子量校准曲线。
本发明的基本原理为：利用古马隆树脂中高聚物、低聚物(低聚物中分子量最小的是苯并呋喃和茚等单体生成的二聚物，分子量在236～237左右)与残油(二聚物之前的所有组分)分子量不同的原理，采用凝胶渗透 色谱技术进行分离，对古马隆树脂中残油含量进行检测、定量，从而跟踪不同工艺条件下古马隆树脂中残油含量变化，指导工艺参数调整。
古马隆树脂中高聚物、低聚物、残油的分子量分布在78～20000，10μm苯乙烯二乙烯苯颗粒用于中-高等分子量样品的分析，使古马隆树脂中聚合物和残油有一定的分离度；5μm苯乙烯二乙烯苯颗粒用于低-中等分子量样品的分析，使古马隆树脂中二聚物与残油之间的分离度R≥1.5，能达到定量分析的要求。
检测器可以为示差(RI)折光检测器或紫外(UV)检测器，UV检测器整体灵敏度高于RI检测器，在定性微量残油含量时更灵敏，但UV检测器是选择性检测器，部分古马隆树脂共聚物没有紫外吸收，在UV检测器上不出峰，RI检测器是通用型检测器，凡具有与流动相四氢呋喃折光率不同的样品组分，均可使用示差折光检测器检测到，因此优选RI检测器进行古马隆树脂中残油含量的准确定量。
分子量校准曲线可以选用凝胶渗透色谱通用型的聚苯乙烯(PS)标准品系列，聚苯乙烯(PS)标准品中用已基苯在低分子端进行修饰，校准曲线最低分子量为162，而古马隆树脂中单体古马隆(苯并呋喃)分子量118，茚分子量116，其它残油像苯之类分子量只有78，在聚苯乙烯标定范围外。基于这点，本申请在建立古马隆树脂分子量标准曲线时，除选择了通用型的聚苯乙烯标样外，还增加了与待测物系有一定的匹配关系的茚、苯等标准品延伸标准曲线范围，使分子量标准曲线范围在78～20000之间，涵盖古马隆树脂中聚合物、残油的整个分子量分布。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所采用的直接分离古马隆树脂中聚合物、残油的凝胶渗透色谱方法，分离过程快速，操作简便，分离效果好；固定相采用的是最常用的以苯乙烯-二乙烯苯颗粒为填料的THF用GPC柱，性能稳定、柱使用寿命长，一般一根柱可使用多年；
2、本发明的方法不仅利用古马隆树脂中高聚物、低聚物、残油的分子量不同的原理进行分离，也为采用凝胶渗透分析方法准确测定古马隆树脂中残油含量提供了依据，为生产环保型古马隆树脂起到质量监控作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1的古马隆树脂原料的凝胶渗透色谱图；
图2为本发明实施例1的含残油的固体古马隆树脂样品的凝胶渗透色谱图；
图3为本发明实施例1的去残油的固体古马隆树脂样品的凝胶渗透色谱图；
图4为本发明实施例3的含残油的液体古马隆树脂样品的凝胶渗透色谱图；
图5为本发明实施例3的去残油的液体古马隆树脂样品的凝胶渗透色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
凝胶渗透色谱分析采用美国Waters公司的GPC 1515-2414System进行测试，色谱泵型号为1515等度色谱泵，示差检测器为2414Refractive Index Detector，固定相采用以苯乙烯-二乙烯苯颗粒为填料的THF用GPC柱，流动相使用液相色谱级四氢呋喃，流速为1mL/min，柱温35℃。以分子量为17000、3790、1270、780、580、370的6个聚苯乙烯PS标样，茚标样(分子量116)、苯标样(分子量78)制作分子量标准曲线，得到回归方程线性相关系数＝0.999955，说明分子量校准曲线线性相关。
分别配制古马隆树脂原料、含残油的软化点110℃的固体古马隆树脂样品、去除残油的固体古马隆树脂样品，浓度为10mg/mL，进样量20μL， 得到凝胶渗透色谱图1、2、3。
从图1、2可见，古马隆树脂原料中主要成分峰顶分子量在115-117左右，古马隆树脂样品中二聚物峰顶分子量在237左右，与单体茚分子量116、古马隆(苯并呋喃)分子量118、二聚物分子量236左右的理论情况相符。凝胶渗透色谱的分析误差在10％左右，本发明人在在建立古马隆树脂分子量标准曲线时，除选择了通用型的聚苯乙烯标样外，还增加了与待测物系有一定的匹配关系的茚、苯等标准品，使古马隆树脂低分子量部分的校准准确性大大得到提高。
从图1可见，古马隆树脂原料分子量集中在228以前，与图2比较，古马隆树脂样品中峰顶分子量在237的二聚物之前的残油，主要是剩余原料，含量有1.75％，从图3可见，经过一定的工艺处理后，二聚物之前的残油都被去除，得到环保的无残油的固体古马隆树脂。
实施例2
把实施例1中的示差(RI)检测器2414Refractive Index Detector改为紫外(UV)检测器2487DualλAbsorbance Detector和示差检测器联用，测定软化点为120℃的固体古马隆树脂。结果如图4和图5所示，在UV检测器下120℃的古马隆树脂中二聚物(出峰时间为35.578min)之前的残油含量有1.94％，在RI检测器下古马隆树脂中二聚物(出峰时间为35.820min，RI检测器连在UV检测器后面，色谱流出时间比UV检测器晚)之前的残油含量有0.56％。在凝胶色谱图上分子量越大的物质越早流出，从图4与图5的比较可见，图4中大分子的聚合物出峰比例明显少于图5的，在UV检测器下大分子的聚合物出峰比例明显少于示差(RI)检测器的，说明部分古马隆树脂高聚物没有紫外吸收，在UV检测器上没有出峰，因此采用选择性的UV检测器进行古马隆树脂中残油含量的定量容易造成数据偏高。采用通用型的RI检测器进行古马隆树脂中残油含量的定量更为准确。
实施例3
按照实施例1的条件，分别配制含残油的液体古马隆树脂样品、去除残油的液体古马隆树脂样品，浓度为10mg/mL，进样量20μL，得到凝胶 渗透色谱图4、5。图4中含残油的液体古马隆树脂样品残油含量18.14％，从图5可见，经过一定的工艺处理后，二聚物之前的残油都被去除，得到无残油的以低聚物为主的液体古马隆树脂。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，包括分子量的定量分析和残油含量的定量分析，所述分子量的定量分析为外标标准曲线法，残油含量的定量分析为峰面积百分比法，其特征在于，所述外标标准曲线法与峰面积百分比法的检测条件包括：
GPC柱的填料为苯乙烯-二乙烯苯共聚物颗粒，流动相为四氢呋喃，检测器为示差折光检测器或紫外检测器。
2.如权利要求1所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，所述检测器为示差折光检测器。
3.如权利要求1所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，所述苯乙烯-二乙烯苯共聚物颗粒的粒径为5～10μm。
4.如权利要求1所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，所述四氢呋喃的流速为0.8～1.2mL/min，GPC柱的柱温为25～40℃，进样量为10～100μL，样品配制浓度为5～15mg/mL。
5.如权利要求4所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，所述四氢呋喃的流速为1.0mL/min，GPC柱的柱温为35℃，进样量为20μL，样品配制浓度为10mg/mL。
6.如权利要求1所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，分子量校准曲线所用的标准品为凝胶渗透色谱通用型聚苯乙烯标准品系列。
7.如权利要求6所述的凝胶渗透色谱技术检测古马隆树脂中残油含量的方法，其特征在于，所述聚苯乙烯标准品增加了与待测物系有匹配关系的标准品延伸标准曲线范围。
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Applicant after: Baowu Carbon Material Technology Co., Ltd.

Address before: No. 3501 Tongji Road, Baoshan District, Shanghai 201900

Applicant before: Chemical Co., Ltd. of Baoshan Iron and Steel Group, Shanghai

GR01 Patent grant
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CP01 Change in the name or title of a patent holder
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Address after: Weisan Road Chemical Office Building, Baoshan District, Shanghai, 2004

Patentee after: Baowu Carbon Technology Co.,Ltd.

Address before: Weisan Road Chemical Office Building, Baoshan District, Shanghai, 2004

Patentee before: BAOWU CARBON MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.