專利名稱：紅外光譜法快速測定彩涂鋼板氟碳涂料中聚偏二氟乙烯含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種利用紅外光譜法測定彩涂鋼板氟碳涂料中聚偏二氟乙烯(PVDF)含量的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼鐵制造技術(shù)和產(chǎn)品日新月異，外觀亮麗、耐蝕性好、易加工成型、使用壽命長、污染少、功能實(shí)用的彩涂鋼板已走進(jìn)我們的生活，且已廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、運(yùn)輸、家用電器、家具和辦公用具等各個(gè)領(lǐng)域。彩涂鋼板的涂層有很多種，其中氟碳涂料由于樹脂中含有大量的C一F鍵，其室外耐久性、耐酸雨及耐大氣污染性、耐腐蝕性、抗粘污性及耐霉菌性等方面具有較好的綜合性能。
目前，工業(yè)上使用的彩涂鋼板氟碳涂料主要是丙烯酸樹脂/PVDF體系。該體系中氟的含
量與涂料的性能密切相關(guān)，氟含量直接決定涂料的質(zhì)量與性能。迄今國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的氟碳涂料中氟含量的檢測標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的測定PVDF含量的方法須經(jīng)分離、干燥、分解轉(zhuǎn)化后測定氟離子含量，經(jīng)計(jì)算得出結(jié)果，工藝復(fù)雜、測試周期長。建立一種快速準(zhǔn)確的測定涂料中PVDF含量的方法具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用紅外光譜法測定彩涂鋼板氟碳涂料中聚偏二氟乙烯PVDF含量的方法。
不同基團(tuán)的紅外光譜特征峰位置不同，聚偏二氟乙烯PVDF的紅外光譜圖中在1404 cm—'，1190 cnf1， 1075cnT'和882cm—'處出現(xiàn)聚偏二氟乙烯PVDF的C-F鍵振動(dòng)的特征吸收峰；丙烯酸樹脂的紅外光譜圖在1730 cm—'左右出現(xiàn)酯羰基的特征吸收峰，在1250 cm—1100 cm—'出現(xiàn)丙烯酸樹脂醚鍵的特征吸收峰。聚偏二氟乙烯PVDF在894-863cm—'波段的吸收峰與丙烯酸樹脂無相互干擾，丙烯酸樹脂在1730 cm—'左右的吸收峰與聚偏二氟乙烯PVDF也無相互干擾。故選定波數(shù)范圍為894-863cnT1與1764_1696cm—1的峰分別定量聚偏二氟乙烯PVDF與丙烯酸樹脂含量。
1)根據(jù)比爾定律A =abc
A為吸光度，a為吸收率，b為樣品厚度，c為吸收物質(zhì)的濃度。即當(dāng)一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)，其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正
3比。而紅外光譜的峰面積與吸光度A是成正比的，即峰面積Sa吸光度A。故:
<formula>formula see original document page 4</formula>
其中，S,為聚偏二氟乙烯PVDF在894-863 cnT'波段的吸收峰面積，S2為丙烯酸樹脂在1764-1696 cnf'波段的吸收峰面積；aL為聚偏二氟乙烯PVDF在894-863cm—'范圍內(nèi)的吸收率，a2為丙烯酸樹脂在1764-1696ci^范圍內(nèi)的吸收率；Wl為聚偏二氟乙烯PVDF的質(zhì)量，W2為丙烯酸樹脂的質(zhì)量；rih為聚偏二氟乙烯PVDF的摩爾質(zhì)量，m2為丙烯酸樹脂的摩爾質(zhì)量；V為樣品體積；K為常數(shù)。
從上式可以看出，峰面積比與濃度比成正比關(guān)系。
2)回歸分析法
回歸直線可用如下方程表示
y=p +qx
式中，P為直線的截距，q為直線的斜率。P， q的計(jì)算式分別為
<formula>formula see original document page 4</formula>
式中，i， f分別為x和y的平均值，當(dāng)p， q確定后，線性工作曲線和線性回歸方程就確定了。
回歸直線是否有意義可用相關(guān)系數(shù)R來檢驗(yàn)。相關(guān)系數(shù)的定義式為
<formula>formula see original document page 4</formula>
相關(guān)系數(shù)的物理意義如下
a. 1 2=1時(shí)，表示兩個(gè)變量之間存在完全的線性關(guān)系；
b. R2二0時(shí)，表示兩個(gè)變量之間不存在線性關(guān)系；
c. R2在0至l之間時(shí)，表示兩個(gè)變量之間存在相關(guān)關(guān)系。所以，R2值越接近l，線性關(guān)越好。根據(jù)上述機(jī)理，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種紅外光譜法測定彩涂鋼板氟碳涂料中聚偏二氟乙烯含量的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下
a. 用聚偏二氟乙烯樹脂和純丙烯酸樹脂配置一系列已知聚偏二氟乙烯含量的樣品，測
得各樣品在波數(shù)為400-4000 cm—'間的紅外吸收光譜b. 分別計(jì)算步驟a所得的紅外吸收光譜圖中894-863 cm—'波段吸收峰和1764-1696 cnf1波段吸收峰進(jìn)行峰面積積分，將該兩峰面積積分值之比與樣品中聚偏二氟乙烯樹脂與丙烯酸樹脂含量比進(jìn)行線性回歸模擬，得出線性工作曲線和線性回歸方程；
c. 測定待測樣品400-4000 cnf'間的紅外吸收光譜圖，計(jì)算894-863 cm—'波段吸收峰和1764-1696 cm—'波段吸收峰的峰面積積分，得出兩峰面積積分值之比，代入步驟b所得線性回歸方程得出待測樣品的聚偏二氟乙烯含量。
本發(fā)明方法采用在測量上較為簡便的紅外光譜建立彩涂鋼板氟碳涂料中PVDF含量的線性關(guān)系式，可以快速完成對(duì)未知樣品紅外光譜的采集，并求出其PVDF的含量，大大提高測定的分析效率，降低分析成本。本發(fā)明的測試方法迅速、簡捷，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。


圖1為純丙烯酸樹脂的紅外光譜圖。圖2為純PVDF樣品的紅外光譜圖。
圖3為線性工作曲線圖，即PVDF樹脂在894-863 cm—'波段的吸收峰與丙烯酸酯樹脂在1764-1696 cm—i波段吸收峰峰面積之比與PVDF、丙烯酸樹脂含量比關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明方法采用在測量上較為簡便的中紅外光譜建立彩涂鋼板氟碳涂料中PVDF含量的
線性關(guān)系式，下面結(jié)合附圖與實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施例一用PVDF樹脂和純丙烯酸樹脂配制一系列已知PVDF含量的涂料樣品，經(jīng)涂覆成膜固化后，用傅里葉變換紅外光譜儀測得各種樣品的紅外吸收光譜圖。通過對(duì)894-863cm—1波段吸收峰和1764-1696cm—'波段吸收峰進(jìn)行峰面積積分，得出的相應(yīng)數(shù)據(jù)列于表1。以峰面積之比為橫坐標(biāo)，PVDF與丙烯酸樹脂含量比為縱坐標(biāo)，歸一化處理得出線性工作曲線和線性回歸方程。表l樣品PVDF 含量PVDF與丙烯酸酯含 量比(y=wi/w2)1764-1696cm-1 峰面積積分894-863cm—1 峰面積積分峰面積積分比值 (x=S" S2)
110%0.1111.340.005000.00373
230%0.4291.270.1220.0959
3500/01.001.120.2990.266
470%2.330.7190.5150.716
580%4.000.5700.6821.20
以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)作圖，得到線性回歸曲線如附圖3所示，所得線性關(guān)系式為y=3.22x+0. 107，線性回歸系數(shù)為0.999， PVDF的含量二w〃(w, w2) =1/(1+W2/w^l/(l+y—1)，將PVDF含量未知的待測樣品的特征峰面積比值代入此式即可得出PVDF含量。
實(shí)施例二下面通過實(shí)例說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。樣品選取某鋼鐵廠PVDF含量已知的彩涂鋼板，采用美國Nicolet公司的Nicolet380中紅外光譜儀，衰減全反射(ATR)附件測得彩涂鋼板的紅外光譜圖后，計(jì)算出特征峰的峰面積及其比值，通過已建立的線性關(guān)系式得出待測樣品中PVDF的含量，結(jié)果如表2所示。
表2
樣 品巻號(hào)顏色廠家1764-1696crrT1 峰面積積分894-863cm1 峰面積積分峰面 積積 分比PVDF與 丙烯酸 含量比湖IJ定 結(jié)果實(shí)際 含量
1379xxx301黃銅貝格0. 2060. 2441. 183.9279.7%80%
2379xxx201蠔白貝格0. 2570. 2030. 79 02. 6572.6%73%
從驗(yàn)證結(jié)果可以看出，此方法所得線性關(guān)系式能快速、簡捷地測定PVDF涂料中PVDF的含量。
選取某鋼鐵廠PVDF含量未知的彩涂鋼板(樣品1和樣品2)和某涂料廠送某鋼鐵廠的涂料(樣品3和樣品4)。采用美國Nicolet公司的Nicolet380中紅外光譜儀，衰減全反射(ATR)附件測得彩涂鋼板的紅外光譜圖后，計(jì)算出特征峰的峰面積及其比值，通過已建立的線性關(guān)系式得出待測樣品中PVDF的含量，結(jié)果如表3所示。
表3
樣 品巻號(hào)顏色廠家1764-1696cm-1 峰面積積分894-863cm—1 峰面積積分峰面積積 分比PVDF與丙 烯酸含量 比測定結(jié) 果
1173xxx501黃銅廠家A0.2770.2430.8772.9374.6%
2378xxx301蠔白廠家A0.4020.1430.3561.2555.6%
3/白色廠家B0.8120.3860.4761.6462.1%
4/白色廠家A0.5250.2990.5701.9466.0%
權(quán)利要求
1、一種紅外光譜法測定彩涂鋼板氟碳涂料中聚偏二氟乙烯含量的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下a.用聚偏二氟乙烯樹脂和純丙烯酸樹脂配置一系列已知聚偏二氟乙烯含量的樣品，測得各樣品在波數(shù)為400-4000cm-1間的紅外吸收光譜圖；b.分別計(jì)算步驟a所得的紅外吸收光譜圖中894-863cm-1波段吸收峰和1764-1696cm-1波段吸收峰進(jìn)行峰面積積分，將該兩峰面積積分值之比與樣品中聚偏二氟乙烯樹脂與丙烯酸樹脂含量比進(jìn)行線性回歸模擬，得出線性工作曲線和線性回歸方程；c.測定待測樣品400-4000cm-1間的紅外吸收光譜圖，計(jì)算894-863cm-1波段吸收峰和1764-1696cm-1波段吸收峰的峰面積積分，得出兩峰面積積分值之比，代入步驟b所得線性回歸方程得出待測樣品的聚偏二氟乙烯含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用紅外光譜法測定彩涂鋼板氟碳涂料中PVDF含量的方法。該方法選擇PVDF在894-863cm^-1波段的吸收峰以及丙烯酸樹脂在1764-1696cm^-1波段吸收峰，以朗伯-比爾定律為理論依據(jù)，分別計(jì)算峰面積，建立PVDF與丙烯酸酯含量比與峰面積比的線性關(guān)系式模型，通過計(jì)算未知樣的紅外光譜圖相應(yīng)基團(tuán)峰面積，直接得出未知樣中PVDF的含量。與傳統(tǒng)方法相比，此種方法迅速、簡捷，可以提高分析效率，降低分析成本，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01N21/31GK101672774SQ200910196528
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者梅 萬, 俞鳴明, 鑫 孫, 施丁豪, 李瀚文, 胡和豐 申請(qǐng)人:上海大學(xué)