丙烯酸酯及其共聚物的红外光谱鉴

丙烯酸酯及其共聚物的红外光谱鉴定

顾福铭 刘宏光

(丹东轻化工研究院118002)

摘 要

本文较系统地阐述了丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯与其他单体的共聚物的分子结构及其对应的红外光谱。提供了分辨该类聚合物所用的单体的方法,对丙烯酸酯系列产品的鉴定、剖析、检验和新产品开发具有一定的指导作用。

关键词　〗丙烯酸酯　皮革涂饰　红外光谱

丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物及与其他单体的共聚物在涂料工业中应用领域很广泛。该树脂有色浅、柔软、光亮、耐候、耐热、耐腐蚀等多种特点,通过配方及工艺方法改进,可制出各具特色的多种树脂。在皮革涂饰方面也长期占有重要的位子。下面材料仅是根据多年来对红外光谱鉴定、剖析工作的归纳和总结。但愿对从事这方面工作的同志有帮助,作参考。

1　一种单体组成的丙烯酸酯聚合物

1.1丙烯酸和甲基丙烯酸型聚合物

红外光谱特征峰在2500—3600cm[-1]之间,这是代表COOH中缔合OH的特征与2800—3000cm[-1]的烷基特征峰形成山峰形状。1700cm[-1]是COOH中C=O峰,1240—1260cm[-1]和1160—1180cm[-1]这一对峰是C—O反对称和对称伸展振动特征峰。两者区别是甲基丙烯酸还是丙烯酸的聚合物就在于这对峰。前者两峰明显分开,且1170cm[-1]峰的强度大于1250cm[-1]。后者该两峰连在一起,两峰强度几乎相等,形成1160cm[-1]到1260cm[-1]一个宽峰。如果对美国的Rohm H aas公司的Retan540皮革鞣剂做红外光谱图就是前者。

1.2　丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯型的聚合物

丙烯酸酯聚合物及甲基丙烯酸酯型的聚合物红外光谱特征有相同的地方即都有羰基C=O,在1730cm[-1]的强峰及1250cm[-1]、1170cm[-1]处分别是C—O)的反对称和对称伸展振动的特征峰,且1170cm[-1]峰大于1250cm[-1]的峰。两者的明显区别是甲基丙烯酸的酯在1170cm[-1]处峰分裂成1160cm[-1]和1180cm[-1]两个峰,而1250cm[-1]处峰也分裂成1240cm[-1]和1260cm[-1]两个峰。这样,甲基丙烯酸酯聚合物在1170cm[-1]和1250cm[-1]处分别出现两个双峰。

表1　丙烯酸酯的聚合物

类别　红外特征峰位置(cm[-1])

PMA　1730　1265　1162　1052　975　827　761

〗PEA1724　1250　1162　1111　1022　852

PnBA　1730　1250　1163　943　965　840　740

PisoBA　1730　1385　1365　1250　1170　993　950

丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的聚合物,由于酯的单体种类不一样,其红外光谱特征也不一样。分别由表1和表2列出丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯各种不同单体聚合后红外光谱主要特征吸收峰的数及波数位置。

图2　聚丙烯酸丁酯

表2　甲基丙烯酸酯的聚合物

类 别红外特征峰位置(cm[-1])

PMMA　1724　1270　1149　1190　993　840　751

PEMA　1724　1265　1234　1180　1150　1030　862

PnBMA　1724　1273　1245　1179　1156　1060　947　965

Piso BMA　1724　1388　1366　1265　1234　1180　1149　995

为改进仅一种单体丙烯酸酯共聚物的性能或降低成本等因素,实际更多的是丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)与其他多种单体的共聚物。

2　丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)与其他单体的共聚物。

图5　丙烯酸乙酯、苯乙烯和丙烯酸共聚物

本文仅举例提供了六个红外光谱图,实际还可能有很多。另外,丙烯酸酯聚合物常通过引入羟甲基在3330cm [-1],1050—1000cm [-1]出现强的吸收峰。在1580cm [-1]、1410cm [-1]处出现一大一小一对吸收峰表明有羧酸盐存在,可通过样品加盐酸酸化,使这对皂的峰消失,在3600—2500cm [-1]及1700cm [-1]出现有机酸的特征峰来加以验证。

综上所述,有红外吸收光谱来鉴定、剖析丙烯酸酯系列聚合物是很有用的,再配合气相色谱法对游离单体含量分析及核磁共振波谱分析,对搞清丙烯酸酯及其共聚物中单体的情况,对剖析、鉴定以至搞出更多丙烯酸酯的产品一定会有较好的效果。

图6　甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈共聚物

表3　与丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)共聚的其他单体在共聚物中的红外光谱特征其他单体的类型

红外光谱特征峰(cm [-1])苯乙烯

1942cm [-1](苯环单取代),1492cm [-1](苯环),757cm [-1],699cm [-1](苯环单取代)醋酸乙烯

1369cm [-1](CH 3CO )中CH 3变形振动),1020cm [-1],800cm [-1](C —0)醋酸乙烯特征)丙烯酸

3600—2500cm [-1](CO OH 缔合特征),1700cm [-1](酸的C =O 特征峰)丙烯酰胺

3350cm [-1](N H 2特征),1660cm [-1](O =C -N H 2,中C =O 特征峰),1124cm [-1](C —N 特征峰)仲酰胺

1660cm [-1](C =O 特征峰),1530cm [-1](N —H )特征峰)丙烯腈

2232cm [-1](C =NO 特征峰)酚醛树脂

1610—1587cm [-1],1515cm [-1](苯环),881—877cm [-1](苯环孤立氢)环氧树脂

1515cm [-1](苯环),1205cm [-1](酚羟基),829cm [-1](苯环二个邻接氢)三聚氰胺树脂1562cm [-1](C =N ),1086cm [-1](C —N ),819cm [-1](C —H )

参考文献

1.Infrared A nalysis of Poly mers Resins and Additives A tlas

2.A tlas of Polymer and Plastics A nalysis

3An Infrared Spectroscopy A tlas For T he Coa tings Industry

(收稿1996年12月)