熱重-紅外（TG-FTIR）聯(lián)用技術在EVA熱解研究上的應用

天津港東科技股份有限公司? 應用分析部

摘要

EVA（乙烯—乙酸乙烯共聚物）是重要的塑膠原料，EVA由于在分子鏈中引入了乙酸乙烯單體，從而降低了高結(jié)晶度，提高了柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能，被廣泛應用于發(fā)泡鞋料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠、電線電纜及玩具等領域。因此了解、研究其熱降解過程是很重要的。

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1 實驗方法

1.1 樣品及儀器

EVA（乙烯—乙酸乙烯共聚物，顆粒狀，日本三井公司生產(chǎn)，工業(yè)品）

FTIR-850

可加熱氣體室及傳輸線附件

TG 209 F1（德國耐馳公司）

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1.2實驗程序設定

1.2.1 TGA設定

氣氛為30ml/min的高純氮氣

熱重分析的起始溫度為40℃（保持1min），以升溫速率60℃/min快速升至180℃，然后以20℃/min升至600℃。

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1.2.2 可加熱氣體室及傳輸線溫度設定

傳輸線接口溫度為200℃

傳輸線溫度為210℃

可加熱氣體室溫度為210℃

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1.2.3 FTIR-850設定

分辨率為4cm^-1，測定范圍4000-400cm^-1。

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1.3 實驗方法

通氣30min后，在FTIR-850軟件中開啟連續(xù)采集，采集間隔為1min，選擇等待trigger。

將EVA顆粒切小，取4mg左右放入樣品坩堝中，按1.2設定好的實驗程序運行TGA與FTIR。

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2 實驗結(jié)果與討論

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圖1 ?TG曲線及其一階導數(shù)曲線

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從圖1中可以看出，EVA在N₂氣氛中的熱分解過程分為兩個階段，DTG曲線上有兩個失重峰：第一個熱失重溫度范圍主要發(fā)生在320—400℃，這個范圍內(nèi)在370℃（13min）時，熱降解速率達到上限；第二個熱失重溫度范圍主要發(fā)生在400—500℃，這個范圍內(nèi)在450℃（17min）左右時，其熱降解速率達到上限，借助FTIR可以對其熱解過程中產(chǎn)生的氣體進行研究。

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圖2 EVA分解過程中不同時間處逸出氣體的紅外譜圖

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圖2的曲線1為圖1中位于373.4℃（13?min）處逸出氣體的紅外譜圖，即EVA第一個失重階段所放出氣體的紅外譜圖，經(jīng)譜圖檢索，可看到曲線1與乙酸的標準紅外譜圖基本一致。由此可確定EVA在第一個失重階段的確會逸出乙酸。

圖2的曲線2,3,4,5分別代表圖1中15 min，16 min，17 min，20min處逸出氣體的紅外譜圖，對應的溫度分別為，412.0℃，432.5℃，452.5℃，513.2℃。由于乙酸中甲基的比例很小，所以曲線1、2中2960cm^-1處基本看不到甲基的特征峰。當?shù)谝淮问е亟Y(jié)束時，曲線3和4中仍克看到羰基的特征峰，但其慢慢降低，說明乙酸逸出在逐漸減少，同時曲線4出現(xiàn)了明顯的甲基特征峰（2960cm^-1），說明已有揮發(fā)性脂肪烴逸出。曲線5中可看到羰基的特征峰已經(jīng)消失，而甲基的特征峰十分顯著，說明此時逸出氣體為揮發(fā)性脂肪烴，逸出氣體成分十分復雜并且疊加在一起。因此，紅外譜圖的的識別相當困難。若有需要，可將其與蒸汽相紅外標準譜圖庫中已知的標準譜圖進行比較和識別。