主题:【分享】尼龙分类及鉴定方法

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      聚酰胺(尼龙,PA)是指分子链含有酰胺键的聚合物,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。
      Ø  常见尼龙分类及名称:

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


      Ø  众多尼龙依靠什么来区分呢?
      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:3300cm-1(NH-伸缩振动),1640cm-1(酰胺吸收带Ⅰ),1560cm-1(酰胺吸收带Ⅰ)。在不同聚酰胺中,上述峰位移不大,强度较接近,以此可用来快速确定聚酰胺。




      (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。




      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,其红外光谱是由差别的,可用于鉴别。
几种脂肪族聚酰胺的特征出峰:

表1 常见脂肪族聚酰胺的IR特征出峰


尼龙名称特征峰/cm-1
PA6960、930
PA66935、906
PA111279、1261、1242、1225
PA121288、1271、1246、1223
PA6103061、1240、1292
PA6123062、1234、1281
      然而很多时候,非专业人士依靠红外还是无法区别各种尼龙。所以需要运用更多的手段去鉴别。
      2.利用DSC测熔点可以区分大部分尼龙。






表2 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

PA66

己二胺+己二酸

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

218

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

370

PA9T

对苯二甲酸+壬二胺

308

PA10T

对苯二甲酸+癸二胺

300-316

PA1313

间苯二甲酰氯+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,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。






表3 常见尼龙的NMR积分比例


尼龙名称NMR积分比例
PA61:1:3
PA661:1:3
PA461:1:2
PA111:1:8
PA121:1:9
PA6101:1:5
PA6121:1:6
PA10101:1:7
PA12121:1:9
PA6T1:1:2
PA9T2:2:7

      尽管方法看似很多了,但是上述方法只能对付一些简单的产品,对于共混或者多元共聚尼龙,以上方法就显得力不从心了。这时候我们就需要必杀技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。如下图中,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。





      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,但是遇到复杂的产品时,可能还需要结合各种分析手段综合分析。
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