布鲁克热红联用（TGA-FTIR）聚氯乙烯分析实例

在聚合物、**与化学工业等领域，经常需要知道在固化交联反应、分解或其他反应的工艺过程中产生了何种气体产物，单一的TGA技术无法满足此类需求，热红联用技术便应运而生，将TGA的定量分析能力和FT-IR的定性分析能力结合为一体，为多个领域的应用需求提供了强有力的分析手段。

布鲁克热红联用（TGA-FTIR）设备有着强大的性能。其低载气流速，小体积的长气体池，保证了极高的灵敏度；低容积设计，较短的传输线及直插式结构，减小了死体积，响应速度十分之快；此外还有**的真空设计可满足一些特殊要求的实验，可拆卸式窗口设计易于清洗，双窗片设计能有效减少热辐射，防止冷凝和附着，以及**TEFLONTM传输线，耐腐蚀，不易损坏。强大的性能是应用的保障，布鲁克TGA-FTIR的应用十分广泛，如材料中溢出气体的检测、残留物检测、添加剂分析、老化过程分析、竞争分析、天然材料或原材料表征、解吸附特性、合成过程分析、分解过程分析等。下面是使用布鲁克TGA-FTIR对PVC进行分析的两个实验。

聚氯乙烯是在五金店被称为PVC的塑料。常用于制造管道，PVC的应用十分广泛，家中的管道、烟斗、农村高中用来制造球门柱等都是使用的PVC材料。还有房屋上使用的“乙烯基”壁板，在房子内部地板用的油毡等都是由聚氯乙烯制成。在七十年代，聚氯乙烯还经常被用来制造乙烯基汽车顶部。PVC之所以广为应用，是因为它能抵抗两种相互克制的东西——火和水。由于其防水性，它被用来制作雨衣、淋浴帘、水管等。它也具有阻燃性，因为它含有氯，当试图燃烧PVC时，氯原子会被释放出来，进而抑制燃烧。

PVC的作用十分之广，因此对于PVC的分析研究也是科研人员的一大课题。热重分析仪（TGA）能跟踪PVC质量随温度和时间的变化，TG给出了被测样品组成的特征信息，特别是各种组分的量及其热行为，此外，还可以进行热分解动力学分析。但是对于直接从PVC或者在热处理过程中释放的气体的识别，不能仅仅通过热分析来进行。因此，对于PVC的分析，热红联用是一个很好的解决方案。

1. 用TGA-FTIR鉴别PVC中的软化剂

 应用：标准热塑性塑料。PVC常用于汽车底涂层材料

分析目标：TG-FT-IR法测定PVC材料中软化剂的种类

实验：TG 209C lris FT-IR VERTEX ，通过TGA-FTIR测量分解过程中质量及逸出气体

样品质量：大约10mg

坩埚：Al2O3

升温程序：30℃……850℃，30K（min）; N2:45ml/min.

FT-IR:对于同时进行的FT-IR测量，光谱分辨率为4 cm-1，在650-5000 cm-1的光谱范围内，大约每15秒记录一次光谱。

由于聚氯乙烯聚合物链相互吸引，会形成一种非常坚硬的塑料。当需要柔软或有弹性的塑料时，则需要添加增塑剂以使得链条能相互滑动。邻苯二甲酸酯类是聚氯乙烯材料中*常用的软化剂（增塑剂）。研究者普遍认为，PVC可自由释放邻苯二甲酸酯，这是由机械应力（弯曲、压力、嚼碎），脂肪、油、唾液和某些**等溶剂以及超过85°F以上的温度引起的，使它以气体的形式迁移。

PVC软管材料的分解行为如图1所示。

PVC的快速分解大约从300℃开始，随着温度的升高，由于聚合物碳链的分解，可以观察到进一步的质量损失步骤。在约295℃时，PVC软管降解的单一光谱可被同时进行测量的FT-IR提取出来，通过数字光谱搜索法对释放气体进行测量，结果如图2所示。

结论

   通过TGA-FTIR联用设备，测定出该PVC材料中的软化剂属于邻苯二甲酸二异丁酯。

 1.PVC（底涂层）TGA-FTIR分析

 应用：标准热塑性塑料。PVC常用于汽车底涂层材料

分析目标：TG-FT-IR法测定两种不同涂层材料的HCl含量/释放量

实验：TG 209C lrisFT-IR VERTEX ，通过TGA-FTIR测量分解过程中质量及逸出气体

样品质量：大约10mg

坩埚：Al2O3

升温程序：30℃……850℃，30K（min）; N2:45ml/min.

FT-IR: 对于同时进行的FT-IR测量，光谱分辨率为4 cm-1，在650-5000 cm-1的光谱范围内，大约每15秒记录一次光谱。

结论

    TGA-FTIR联用可用于PVC底涂层材料的配方开发。可通过测量底涂层材料的分解来分析软化剂（增塑剂）体系及从PVC组分中释放的HCl含量。通过比较HCl强度随时间或温度变化的曲线，可得知材料中PVC的含量。在所研究的样品中，也可以观察到样品的*低HCl释放量或PVC含量。