專利名稱：一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法
一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于固體中揮發(fā)性物質(zhì)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是無色半透明、無毒的熱塑性樹脂，具有許多優(yōu)良的特性和加工性能。聚丙烯透明度高、無毒性、比重輕、易加工、抗沖擊、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、抗扭曲性與電絕緣性好；并易于通過共聚、共混、填充、增強(qiáng)等工藝措施進(jìn)行性能改進(jìn)，使其韌性、剛性、耐熱性、阻燃性等綜合性能結(jié)合起來，因此它的用途很廣。目前，聚丙烯已被廣泛應(yīng)用到化工、化纖、建筑、輕工、家電、包裝、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防、民用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域，在市場(chǎng)上占有越來越重要的地位。
然而，聚丙烯在實(shí)際應(yīng)用中逐步暴露出一些氣味問題，在生產(chǎn)和下游用戶使用聚丙烯產(chǎn)品過程中，常遇到聚丙烯粉料發(fā)酸、刺眼，流延不成膜，涂覆和雙向拉伸過程中有刺鼻氣味、膜面有魚眼，用于食品包裝、汽車內(nèi)飾件等的聚丙烯注塑制品受熱有明顯異味等，極大地限制聚丙烯產(chǎn)品的使用性、安全性、衛(wèi)生性和廣泛適用性。普遍認(rèn)為，氣味問題主要是由于使用溫度下?lián)]發(fā)出的低分子物質(zhì)帶來的。由于現(xiàn)有的捕集低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法普遍為頂空進(jìn)樣器捕集進(jìn)樣的方法，該類方法單次分析所使用的試樣量較少，分析結(jié)果受取樣及操作參數(shù)等因素影響大，導(dǎo)致分析結(jié)果不穩(wěn)定，平行性和代表性差；此外，頂空進(jìn)樣器價(jià)格昂貴，成本高，給分析研究帶來了諸多不便。因此，為了徹底地排查和消除聚丙烯的氣味問題，提高產(chǎn)品品質(zhì)，必須尋找到一種有效的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，為解決聚丙烯氣味問題奠定基礎(chǔ)。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供一種單次分析處理試樣量大、裝置簡(jiǎn)單實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、成本低、平行性良好、準(zhǔn)確度高的捕集揮發(fā)性物質(zhì)的定性方法，更具體是提供一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，然后可以通過GC-MS(氣相色譜-質(zhì)譜法)對(duì)所述低分子揮發(fā)性物質(zhì)的組成進(jìn)行定性分析，從而為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝、原料或其他添加物質(zhì)等方面查找導(dǎo)致聚丙烯氣味的根本原因及實(shí)施解決措施提供了數(shù)據(jù)依據(jù)和指導(dǎo)方向。
本發(fā)明的目的由以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，所述方法包括如下步驟:
(I)聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的熱脫附:稱取3(T70g聚丙烯試樣并裝入石英玻璃管中，然后將所述石英玻璃管置于10(Tl5(TC的恒溫加熱爐內(nèi)；然后在所述石英玻璃管的一端通入載氣，而將所述石英玻璃管的另一端接入液氮冷肼中的計(jì)泡器中；在載氣流和恒溫條件下將所述聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)熱脫附20(T500min ；
(2)含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的載氣的冷凝濃縮:將熱脫附出的含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的載氣在所述液氮冷肼中的所述計(jì)泡器中進(jìn)行冷凝濃縮，然后將含有濃縮物的所述計(jì)泡器置于室溫環(huán)境下，待溫度穩(wěn)定后收集氣相組分和殘留的液相組分分別進(jìn)行分析。
優(yōu)選地，所述恒溫加熱爐的溫度為12(T140°C ;且熱脫附時(shí)間為30(T400min。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述恒溫加熱爐的溫度為140°C，且熱脫附時(shí)間為300min ;在另一實(shí)施方案中，所述恒溫加熱爐的溫度為120°C，且熱脫附時(shí)間為400min。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，隨著所述恒溫加熱爐的溫度的升高，所述熱脫附時(shí)間可以適當(dāng)?shù)乜s短；隨著所述恒溫加熱爐的溫度的降低，所述熱脫附時(shí)間可以適當(dāng)?shù)卦黾印?br> 優(yōu)選地，所述聚丙烯試樣的粒徑為230目飛O目；所述石英玻璃管的內(nèi)徑為15 35mm。
優(yōu)選地，所述載氣恒速通入到所述石英玻璃管中，且流速?zèng)]有特別地限制，一般為15^25mL/min ;使得在末端的鼓泡觀察器(計(jì)泡器)中有氣泡緩慢逸出即可。所述恒速可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，采用減壓閥和流量計(jì)控制。
優(yōu)選地，所述加熱爐為管式加熱爐。例如，可以為洛陽純青爐業(yè)有限公司生產(chǎn)的CQ-GS12A型管式恒溫加熱爐，其控溫精度為±1°C。
優(yōu)選地,所述載氣為惰性氣體,且純度> 99.999% ;更優(yōu)選地,所述載氣選自氮?dú)?、氦氣和氬氣中?br> 優(yōu)選地，所述石英玻璃管中所述聚丙烯試樣靠近載氣出口方向的一側(cè)用石英棉固定。這樣可以防止所述載氣將所述聚丙烯試樣吹出。
優(yōu)選地，所述石英玻璃管在加熱前先通入所述載氣吹掃至體系內(nèi)無空氣或氧氣存在。
優(yōu)選地，在所述步驟(I)之前進(jìn)行空白試驗(yàn)；除了所述石英玻璃管中不存在所述聚丙烯試樣且 加熱時(shí)間為60±5min之外，所述空白試驗(yàn)的過程與所述步驟(I)和(2)相同。所述空白試驗(yàn)可以對(duì)整個(gè)分析體系中的雜質(zhì)和其他因素進(jìn)行排除。
優(yōu)選地，所述分析采用GC-MS法進(jìn)行。
優(yōu)選地，如果所述計(jì)泡器中殘留的液相組分的量過少，用純度> 99.9%的無水乙醇進(jìn)行溶解。該步驟可以增加進(jìn)樣量。
本發(fā)明捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法的優(yōu)點(diǎn)是:
(I)所述聚丙烯試樣進(jìn)行熱脫附時(shí)通入的載氣同時(shí)作為保護(hù)氣，有效避免了外界雜質(zhì)的引入和所述聚丙烯試樣的氧化降解；
(2)本發(fā)明的方法單次分析所處理試樣量大，可以有效降低分析誤差，提高分析方法的準(zhǔn)確度；
(3)本發(fā)明的方法所使用的儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，分析步驟簡(jiǎn)便易行，自動(dòng)化程度高，成本低；
(4)本發(fā)明的方法未引入其他化學(xué)試劑，節(jié)約成本的同時(shí)保證了環(huán)境友好性。


圖1為本發(fā)明捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法所使用的裝置的示意圖。
圖2為實(shí)施例1中的空白試驗(yàn)的分析結(jié)果。
圖3為實(shí)施例1中含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的液相組分(a)和氣相組分(b)的分析結(jié)果。圖4為實(shí)施例4中含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的液相組分(a)和液相組分(b)的分析結(jié)果。圖5為實(shí)施例5中的空白試驗(yàn)的分析結(jié)果。圖6為實(shí)施例5中含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的液相組分(a)和氣相組分(b)的分析結(jié)果。附圖標(biāo)記:1、加熱爐2、石英玻璃管3、聚丙烯試樣4、石英棉5、液氮冷肼6、計(jì)泡器
具體實(shí)施例方式以下所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)方案的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種顯而易見的變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。管式加熱爐:洛陽純青爐業(yè)有限公司生產(chǎn)的CQ — GS12A型，其控溫精度為±1°C?？勺兯俑咚傩D(zhuǎn)粉碎機(jī):德國Fritsch公司生產(chǎn)的pulverisettel4型。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(簡(jiǎn)稱GC-MS):日本島津生產(chǎn)的型號(hào)為GCMS-QP，色譜柱:Petrocol DH-100m。GC-MS參數(shù)設(shè)置:流量控制模式:恒壓；總流量:101.8mL/min ;分流比:30:1 ;載氣:氦氣；程序升溫:50°C保持Imin，以20°C /min升溫至250°C，保持50min ;質(zhì)核比:20 300。氮?dú)?、氦?純度彡99.999%。無水乙醇:純度彡99.9%。試樣一:粉料，粒徑為230目 60目。試樣二:粒料，經(jīng)粉碎機(jī)研磨后粒徑為230目 60目。實(shí)施例1將所述石英玻璃管2置于管式加熱爐I內(nèi)；通入氮?dú)獯祾咧馏w系內(nèi)無空氣存在，然后在所述石英玻璃管2的一端以20mL/min的流速恒速通入氮?dú)猓鴮⑺鍪⒉ＡЧ?的另一端接入液氮冷肼5中的計(jì)泡器6中；在氮?dú)饬骱?40°C恒溫條件下將所述石英玻璃管2加熱60min ;與此同時(shí)玻璃管2末端氣體通入所述液氮冷肼5中的所述計(jì)泡器6中進(jìn)行冷凝濃縮，脫附一冷凝濃縮完成后將含有濃縮物的所述計(jì)泡器6置于室溫環(huán)境下，待溫度穩(wěn)定后收集氣相組分和殘留的液相組分通過氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀分別進(jìn)行分析。結(jié)果見圖2。稱取40.0g聚丙烯試樣一 3并裝入所述石英玻璃管2中，所述聚丙烯試樣3靠近載氣出口方向的一側(cè)用石英棉4固定，通入氮?dú)獯祾咧馏w系內(nèi)無空氣存在，然后將所述石英玻璃管2置于管式加熱爐I內(nèi)；然后在所述石英玻璃管2的一端以20mL/min的流速恒速通入氮?dú)?，而將所述石英玻璃?的另一端接入所述液氮冷肼5中的所述計(jì)泡器6中；在載氣流和恒溫140°C條件下將所述聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)熱脫附300min ;與此同時(shí)熱脫附出的含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的氮?dú)庠谒鲆旱潆?中的所述計(jì)泡器6中進(jìn)行冷凝濃縮，脫附一冷凝濃縮完成后將含有濃縮物的所述計(jì)泡器6置于室溫環(huán)境下，待溫度穩(wěn)定后收集氣相組分和殘留的液相組分分別用微量進(jìn)樣針進(jìn)樣進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析。分析結(jié)束后比對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫確定揮發(fā)性物質(zhì)的組成。結(jié)果見圖3。對(duì)比圖2和圖3的結(jié)果，可以得知，導(dǎo)致聚丙烯粉料試樣一產(chǎn)生氣味的低分子揮發(fā)性物質(zhì)主要是烷烴類物質(zhì)，并且有少量的醇類和酯類物質(zhì)。產(chǎn)生這些物質(zhì)的原因是多樣的，可以針對(duì)具體的工藝生產(chǎn)情況來查找。實(shí)施例2除了稱取30g聚丙烯試樣一、管式加熱爐I的加熱溫度為100°C，熱脫附時(shí)間為500min、所述石英玻璃管2的內(nèi)徑為15mm、載氣的流速為15mL/min之外，采用與實(shí)施例1相同的步驟進(jìn)行處理。氣相組分和殘留的液相組分的GC-MS檢測(cè)分析定性結(jié)果與圖3相同。實(shí)施例3除了稱取70g聚丙烯試樣一、管式加熱爐I的加熱溫度為150°C，熱脫附時(shí)間為200min、所述石英玻璃管2的內(nèi)徑為35mm、載氣的流速為25mL/min之外，采用與實(shí)施例1相同的步驟進(jìn)行處理。氣相組分和殘留的液相組分的GC-MS檢測(cè)分析定性結(jié)果與圖3相同。實(shí)施例4除了試樣使用試樣二，管式加熱爐I的加熱溫度為120°C，熱脫附時(shí)間為400min之夕卜，采用與實(shí)施例1相同的步驟進(jìn)行處理。結(jié)果見圖4。對(duì)比圖2和圖4的結(jié)果，可以得知，導(dǎo)致聚丙烯粒料試樣二產(chǎn)生氣味的低分子揮發(fā)性物質(zhì)主要是烷烴類物質(zhì)，與實(shí)施例1中的粉料試樣一相比，試樣二在應(yīng)用中的異味較小，捕集到的低分子揮發(fā)性物質(zhì)種類也明顯較少。實(shí)施例5除了載氣使用氦氣之外，采用與實(shí)施例4相同的步驟進(jìn)行處理，空白結(jié)果見圖5，試樣結(jié)果見圖6。對(duì)比實(shí)施例4和5的結(jié)果，可以得知，采用不同載氣對(duì)分析結(jié)果沒有影響，并且兩次分析的定性結(jié)果相同，方法的平行性良好。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在本說明書的教導(dǎo)之下，可以對(duì)本發(fā)明做出一些修改或變化。這些修改和變化也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的熱脫附:稱取3(T70g聚丙烯試樣并裝入石英玻璃管中，然后將所述石英玻璃管置于10(Tl5(TC的恒溫加熱爐內(nèi)；然后在所述石英玻璃管的一端通入載氣，而將所述石英玻璃管的另一端接入液氮冷肼中的計(jì)泡器中；在載氣流和恒溫條件下將所述聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)熱脫附20(T500min ； (2)含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的載氣的冷凝濃縮:將熱脫附出的含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的載氣在所述液氮冷肼中的所述計(jì)泡器中進(jìn)行冷凝濃縮，然后將含有濃縮物的所述計(jì)泡器置于室溫環(huán)境下，待溫度穩(wěn)定后收集氣相組分和殘留的液相組分分別進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述恒溫加熱爐的溫度為12(Tl40°C ;且熱脫附時(shí)間為30(T400min。
3.根據(jù)權(quán)利要求Γ2中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述聚丙烯試樣的粒徑為230目飛O目；所述石英玻璃管的內(nèi)徑為15 35mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求Γ3中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述載氣恒速通入到所述石英玻璃管中，且流速為15 25mL/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ4中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述加熱爐為管式加熱爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求廣5中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述載氣為惰性氣體，且純度> 99.999% ;優(yōu)選地,所述載氣選自氮?dú)?、氦氣和氬氣中?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述石英玻璃管中所述聚丙烯試樣靠近載氣出口方向的一側(cè)用石英棉固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述石英玻璃管在加熱前先通入所述載氣吹掃至體系內(nèi)無空氣或氧氣存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ8中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，在所述步驟(I)之前進(jìn)行空白試驗(yàn)；除了所述石英玻璃管中不存在所述聚丙烯試樣且加熱時(shí)間為60±5min之外，所述 空白試驗(yàn)的過程與所述步驟(I)和(2)相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求廣9中任一項(xiàng)所述的捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其特征在于，所述分析采用GC-MS法進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種捕集聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的方法。所述方法包括步驟(1)聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的熱脫附；(2)含有聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的載氣的冷凝濃縮。本方法適用于工業(yè)生產(chǎn)出的聚丙烯中低分子揮發(fā)性物質(zhì)的捕集及組成分析，對(duì)于聚丙烯生產(chǎn)過程中氣味來源排查及控制具有指導(dǎo)性的意義。
文檔編號(hào)G01N30/02GK103175916SQ20131005092
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月8日
發(fā)明者袁煒, 宋美麗, 黃河, 羅春桃, 孟永智, 劉志芳 申請(qǐng)人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司