氟碳涂料氟含量的红外测定方法研究

data-full-width-responsive="true"> 氟碳涂料氟含量的红外测定方法研究徐芸莉1 盛春荠2（1浙江省质量技术监督检测研究院，310007；2杭州师范大学，310036：杭州）氟碳涂料是指其树脂分子结构中含有氟原子，并以氟碳（FC）键形式存在的涂料产品。因其具有良好的附着力与超群的耐候性、耐污染性，而被誉为涂料王，虽然开发只有20 多年的历史，但在各行各业使用已越来越广泛[1]。目前市场上氟碳涂料产品良莠不齐， 存在着以次充好、以假乱真的现象，如根本不存在氟碳树脂的丙烯酸聚氨酯产品、或仅添加了极少量含氟单体改性树脂的产品也被称之为氟碳涂料。氟含量对产品质量好坏直接起到作用， 检测氟含量可帮助识别氟碳涂料的真伪。目前氟含量测定一般采用氟离子电极法， 这种方法存在繁琐、耗时长、干扰因素多等缺点[2]。本研究就采用红外光谱测定氟含量进行探讨。1 实验部分11 原理试样经离心分离， 取清液部分烘干后测定溶剂可溶物含量；用溶剂稀释上述溶剂可溶物，定容后用于采集红外光谱， 确定CF 特征吸收峰所在的有效分析区域， 通过定量分析软件测定CF 吸收峰的红外光谱面积， 对照氟含量定量分析标准工作曲线确定溶剂可溶物稀释溶液中的氟含量， 计算出试样中溶剂可溶物的氟含量。12 仪器和试剂傅立叶红外光谱仪：Nicolet 5700， 固定密封式液池（池厚05 mm）；离心机：转速5～15 kr/min。全氟辛烷（质量分数为98％）；溶剂二甲苯、丙酮、四氯化碳，均为分析纯；氟碳树脂：三氟氯乙烯系氟碳树脂（均为国产）和四氟乙烯系氟碳树脂（分为国产和进口2 种）；氟碳涂料：自制，分为色漆和清漆。13 氟标准工作溶液的制备精确称取全氟辛烷（质量分数98%）24 mL 置于100 mL 容量瓶中， 用四氯化碳溶解并稀释至刻度，此溶液1 mL 含氟318 mg。分别移取04、1、2、3、4、6、8 mL 上述溶液置于10 mL 容量瓶中，用四氯化碳稀释至刻度，构成一系列标准溶液，用于红外光谱定量分析。14 光谱采集141 样品离心处理取适量试样置于离心管中（可根据实际离心分离效果，自行确定称样量和离心管容量），加入二甲苯和丙酮（体积比1:1）混合溶剂，混合均匀后，置于离心机上，离心30～40 min，使颜填料沉降，离心次数视分离情况而定，取上层清液备用。该清液为氟碳涂料的溶剂可溶物，包含了涂料中氟树脂和溶剂成分。142 光谱采集条件红外光谱仪扫描波数为400～4 000 cm-1； 扫描分辨率4 cm-1；扫描次数32。采用CCl4作为背景光谱。143 标准工作溶液光谱采集共配制7 个标准工作溶液，每个样品分别进行3次光谱采集得到7 个平均谱图（图1 为C8F18的红外光谱图）。选用样品中CF 键特征吸收峰所在的1400～1 000 cm-1 光谱区域作为定量分析信息区。用TQ Analyst V8 定量分析软件计算该信息区红外光谱面积作为吸光度A（样品中CF 的质量浓度表示为F)）。144 工作曲线与检测范围根据比耳定律[3]：A=lg (1/))=Kb。式中，)为光谱透射比， 为吸光物质的质量浓度，K 为吸光系数，b 为吸收层厚度。其物理意义是当样品溶液的光程固定时， 溶液吸光度正比于吸光成分的质量浓度。15 氟含量测定取约5 g 氟碳涂料， 按141 节进行离心分离，将上层清液转移至已烘干至恒量的蒸发皿中，在(1052) ℃下烘烤使溶剂完全蒸发至恒量，用于测定溶剂可溶物质量m。用四氯化碳将溶剂可溶物稀释定容于合适的容量瓶中，混合均匀备用。其中定容体积V 的确定以使溶剂可溶物-四氯化碳溶液的氟含量在标准工作曲线线性范围内为标准。将上述溶剂可溶物-四氯化碳溶液注入固定密封式液池，进行3 次光谱采集，得到待测样品的平均红外光谱图。选用样品中CF 键特征吸收峰所在的光谱区域1 400～1 000 cm-1 作为定量分析信息区， 用TQ Analyst V8 定量分析软件计算该信息区红外光谱面积作为样品的吸光度A， 对照标准工作曲线确定氟r 的质量浓度(F)，按下式计算试样中溶剂可溶物氟的质量分数w(F)：w(F)=(F)V100%/m。2 结果与讨论21 建立工作曲线用比耳定律对7 张平均谱图进行计算， 以样品中CF 键的质量浓度F)为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标建立工作曲线。结果显示，当F)1272 mg/mL 时样品的浓度和吸光度不符合比耳定律。该工作曲线的有效检测范围为F)＝13～13 mg/mL， 用1～5 号标准溶液的谱图数据进行处理，根据比耳定律建立工作曲线（如图2），相关系数为0987。22 结果验证为验证氟含量红外分析检测方法的准确性，采用氟离子选择电极法进行检测，计算方法回收率，回收率在85%～105%时视为可接受。实测结果见表1，回收率分别为1027%和1041%，均在可接受范围内。3 结语利用红外光谱法， 通过建立氟含量定量分析标准工作曲线，选择CF 键特征吸收峰所在的1 400～1 000 cm-1 光谱区域作为定量分析信息区， 当CF的质量浓度为13～13 mg/mL 时， 线性回归方程为A=104[F)/(mgmL-1)]+515（R2=0987）；与氟离子选择电极法对比，回收率在可接受范围内。对涂料溶剂可溶物氟含量进行定量的分析方法具有方便、快捷的特点，能满足氟含量分析。