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干货 | 各类尼龙傻傻分不清?一文教你各类尼龙鉴别方法!

聚酰胺(尼龙,PA,是指分子链含有酰胺键图片的聚合物,一般由二元胺和二元酸缩聚而成,也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成), 是应用极为广泛的一种工程塑料,被广泛应用于汽车、电子电器、交通器材、纺织等各大领域。

尼龙种类很多,各项物理、化学性能也不尽相同,在实际选材过程中, 对于鉴别各类尼龙就显得尤为重要。下面将详细介绍尼龙的分类以及如何通过红外、DSC、NMR以及MS等仪器快速识别各类尼龙,让您在鉴别尼龙时,不再迷茫。


常见尼龙分类及名称

表1 常见尼龙分类及代表物质

尼龙类型

代表物质

脂肪族P型

PA 3、4、6、7、8、9、11、12

脂肪族MP型

66、46、610、1010、1212

半芳香族PA

尼龙6I、6T、9T、MXD6、透明尼龙

芳香族PA

芳纶1313、芳纶1414

其他

脂环族PA,含杂环的PA


如何区分各类尼龙呢? 
1
利用红外光谱区分不同的尼龙

(1)聚酰胺红外光谱的共同特征(参考图1-1):3300cm-1(NH-伸缩振动),1635cm-1(酰胺吸收带Ⅰ),1540cm-1(酰胺吸收带Ⅱ),1282-1260cm-1(酰胺吸收带Ⅲ)。在不同聚酰胺中,上述峰位移差别不大,强度较接近,以此可用来快速确定聚酰胺。

图片
图1-1 样品A的红外谱图 

2)半芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺在红外上有明显苯环的出峰(1500cm-1),以此可以与脂肪族聚酰胺进行区分(参考图1-2)。

图片

图1-2 样品B的红外谱图

(3)脂肪族尼龙在化学上的差别只是由于-(CH2)- 链的不同,在熔融温度以下,不同的聚酰胺结晶区域分子间的相互作用不同,其红外光谱也是有差别的,可用于鉴别。

几种脂肪族聚酰胺的特征出峰可参考表2:

表2 常见脂肪族聚酰胺的IR特征出峰

尼龙名称

特征峰/cm-1

PA6

960、930

PA66

935

PA11

1279、1261、1242、1225

PA12

1288、1271、1246、1223

PA610

3061、1240、1292

PA612

3062、1234、1281

然而很多时候,仅仅通过红外还是较难区别各种尼龙,所以需要运用更多的手段去鉴别。

 

2
DSC测熔点

    通过熔点也是快速鉴定尼龙的一种方法,不同的尼龙熔点也有差异,这也反映了不同尼龙耐温性方面的差异。以图2样品C的DSC结果为例,结合样品C的红外就可以判断样品中含有PA6和PA66。

图片
图2 样品C的DSC测试曲线

 

表3 常见尼龙的合成单体及熔点

尼龙种类

合成单体

熔点/

PA6

己内酰胺

220-230

PA66

己二胺+己二酸

250-260

PA46

丁二胺+己二酸

290

PA11

十一内酰胺

186

PA12

十二内酰胺

178

PA612

己二胺+十二碳二元酸

210

PA610

癸二酸+己二胺

210

PA1010

癸二酸+癸二胺

200-210

PA6T

对苯二甲酸+己二胺

300-310

PA9T

对苯二甲酸+壬二胺

308

PA6I

间苯二甲酸+己二胺

300-310

PA10T

对苯二甲酸+癸二胺

300-316

PA1313

间苯二甲酸+间苯二胺

/

PA1414

对苯二甲酸+对苯二胺

/

 

3
NMR

将尼龙在氘代溶剂中溶解后测NMR氢谱,位于分子链不同官能团位置碳上的氢原子有不同的化学位移。以PA66为例(见图3),其中3.5ppm处吸收峰归属于与氮原子相连的亚甲基质子,2.7ppm处吸收峰归属于与羰基碳相连的亚甲基质子,1.0-2.0ppm处吸收峰归属于剩余亚甲基质子,不同的聚酰胺,三处的峰面积比例不同,由此可根据积分面积区别不同尼龙。

图片
图3 PA66的NMR谱图

 

表4 常见尼龙的NMR积分比例

尼龙名称

NMR积分比例

PA6

1:1:3

PA66

1:1:3

PA46

1:1:2

PA11

1:1:8

PA12

1:1:9

PA610

1:1:5

PA612

1:1:6

PA1010

1:1:7

PA1212

1:1:9

PA6T

1:1:2

PA9T

2:2:7

掌握了以上方法,大部分的单一尼龙都可以轻松搞定了。但如果遇到共混或者多元共聚尼龙,以上方法就显得力不从心了,这时候就需要使用“必杀技”MS。

 

4
MS

做MS需要对产品进行复杂的前处理,一般是将尼龙从高聚物状态水解成二酸和二铵盐,然后再经过专业的前处理,送样测试。利用MS的特征离子出峰解析聚酰胺的合成单体。如图4中,114、132体现PA6单体的相关信息,117、145体现PA66单体的相关信息。对于复杂体系的单体判断,必要时也可结合MS的联用技术,如GC-MS、Py-GCMS等。 图片

图片
图4 样品D的MS谱图

然而,情况往往都是复杂的,如果在工业生产或产品研发过程中,需要准确了解尼龙种类,一般可以通过上述方法实现,但是遇到两种甚至多种尼龙共混等复杂体系的产品时,这就需要通过各种物理、化学手段进行处理,结合各种分析手段进行综合分析。


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