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红外光谱鉴定丨快速区分天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶

作者:深圳美信检测
发布时间:2018-11-23
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众所周知,天然橡胶是应用最广的通用橡胶。由于天然橡胶具有独特的性能(高弹性、高强度)使得其广泛应用于国民经济各个领域,随着工业的发展,其产量远远满足不了各工业的需求,于是人们就不断地寻找代替它的产品,最终研制出合成聚异戊二烯橡胶。


但合成聚异戊二烯橡胶的性能始终不如天然橡胶,且由于其低廉的价格,导致常常有人使用合成聚异戊二烯橡胶代替天然橡胶在市场流通获取高昂的利润。因此,如何准确、快速的区分天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶就显得尤为重要。


那么如何能够快速的区分这二者呢?首先,我们需要了解什么是天然橡胶。它是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,分子式是(C5H8)n,其成分中91%~94%是橡胶烃(聚异戊二烯),其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。


其结构式分为两种:


1.顺式结构


2.反式结构

红外光谱法是高分子材料最常用、最成熟的分析手段,广泛应用于高分子材料的组成、结构的测定,成分高分子材料鉴定最有效的方法。


由于合成聚异戊二烯橡胶与天然橡胶的分子结构是一致的,因而想通过主成分去鉴定天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶是不可能的。


但是,天然橡胶除了橡胶烃(聚异戊二烯)成分外,还含量其它非橡胶成分(蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等),其中属蛋白质的含量最高。因此,我们可以从天然橡胶中的蛋白质入手来区分鉴定天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶。从而帮助企业监控产品质量,了解原料成分,鉴定原料的优劣性。


典型案例分析



某送检乳胶枕头与合成聚异戊二烯红外光谱比对


由上方红外光谱分析可知,两者均出现了聚异戊二烯的特征吸收峰如2725 cm-1、1660 cm-1、1440 cm-1、1380 cm-1等吸收峰。


蛋白质的红外光谱


由上方红外光谱发现,蛋白质红外光谱中主要吸收峰为3300 cm-1、1652 cm-1、1540 cm-1三处。3300 cm-1处吸收峰来自N-H伸缩振动吸收,1652 cm-1处吸收峰来自酰胺I谱带(C=O)的吸收,1540 cm-1处吸收峰来自酰胺II谱带(C-N伸缩振动与N-H弯曲振动组合吸收)的吸收。


但是蛋白质的酰胺I谱带与聚异戊二烯中的C=C伸缩振动吸收峰重合,无法判断乳胶枕头中的1663 cm-1处吸收峰是否来自酰胺I谱带,并且天然乳胶中还含有少量的水分,水分中的羟基(-OH)也与蛋白质中N-H伸缩振动吸收重合,故而判断乳胶枕头是否为天然乳胶则只能通过蛋白质的酰胺II谱带去判断。



由上方红外光谱发现,蛋白质红外光谱与乳胶枕头红外光谱在1540 cm-1附近(酰胺II谱带区域)均出现了明显吸收峰,合成聚异戊二烯中则不含该吸收峰(合成聚异戊二烯中不含蛋白质)。因此判定,其为天然橡胶制品。


从以上案例清晰的了解到,通过红外光谱分析检验1540cm-1附近是否存在吸收谱带可以达到快速、准确的区分天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶。


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