橡胶沥青中含胶量检测方案(红外光谱仪)

浙 江 大 学 学 报Journal of Zhejiang University(自然科学版) N94 Vol. 28(Natural Science) July，1994第28卷第4期1994年7月 浙 江 大 学 学 报(自然科学版)3861994年 红外光谱法测定橡胶沥青中含胶量 蔡菊香 ，(化学系) 提 要 本文提出一种以红外光谱法分析铺路橡胶沥青样品中含胶量(苯乙烯、丁二烯共聚胶，简称SBR)的有效方法。分别以胶和沥青中基团的吸收峰965cm810cm为分析基准设计由此二峰的吸光度比(A96s/A810)与已知含胶量关联作出标准曲线用小小二乘法获得关联方程y=1.057x+0.2709(r=0.9995)，式中y=吸光度比，=样品含胶量(9)。本法重现性好、准确度较高与前处理简单，适用于分析未知含胶量的橡象沥青及类似样品。 关键词：红外光谱法；橡胶沥青；铺路材料 0 引 在交通运输日益发展的今天，为适应道路路面的不同要求，近年来，在沥青改性材料方面的研究取得不少新的成就，橡胶沥青即是其中之一。它是将橡胶添加于沥青中而形成的改性铺路材料。由于该材料具有耐磨、耐流动、透水性能好等优点，故被广泛应用用高速公路、桥面等对路面要求较高的道路上。 该铺路材料的性能随橡胶的种类和添加量而异2，故掌握橡胶的定量添加量十分重要。本文利用所提出的红外光谱法定量测定以 SBR(1500)为改性材料的橡胶沥青中的含胶量。 有关这方面工作，目前国内尚未见到报导，1984年日本藤隆志提出用红外光谱法分析橡胶沥青中的含胶量，该法虽有易操作、数据处理简单等优点，但制备已知样品难度大、仪器及条件要求高，检出误差大(Sx≤7%)。本法在样品制备、定量方法等方面作了改进，不采用繁琐的制样操作，而直接以Cs溶解样品进行测定，具有方法简单、测定准确度高等优点(Sx≤2%)。 1 实验部分 1.1 原 理 从纯SBR(1500)和沥青(AH90或AH120)的红外光谱图中可知，在1100~750cm~波 数范围内，SBR在965cm~处有强的反式=CH面外摇摆振动吸收峰{.5]，而沥青在810cm-处有一CH 弯曲振动吸收峰。当 SBR 在沥青中的含量改变时，此两种吸光度或吸光度比值发生明显变化。本文设计直接由 SBR 和沥青配制成一系列不同含胶量的样品，分别测得在965cm-和810cm-的吸光度，再计算两者的比值，以不同含胶量对相应的吸光度比值作图，得到标准曲线，由最小二乘法得一线性方程。这样，只要在相同溶剂条件下测得未知样品的吸光度，就可直接得出含胶量。 1.2 实验方法 1.2.1 样品制备 精确角取0.01g SBR 和1g沥青(至小数点第四位)，因Cs，在所测定波数范围内无干扰，用它作为溶剂溶解样品得到含胶量为1.000%，按同样方法可配成各种含胶量的已知样品。 1.2.2 红外光谱的测定 分别吸取上述所配已知样品(如用封闭池，则用针针注入)加入样品池，并以Cs：作参比，在1100~750cm涯范围内进行扫描，得到不同含胶量的红外光谱图。 图2 橡胶沥青标准曲线 图1 吸光度比计算方法吸光度 A=1g(l../in) 吸光度比(A9s/A810)=1g(la/l)lg(l/l) 1.2.3 标准曲线的制作 由上述测定的各已知样品的吸收光谱，按图1求吸光度比，以吸光度比为纵坐标，样品含胶量(%)为横坐标作出可通过零点的标准曲线(图2)。 2 结果与讨论 (1)配制标准样品时，所加Cs，的量须视所用样品池的厚度确定。通常： 溶液浓度(%)=试样×100/Csz(mL)，若样品池厚度为1.0mm，适宜浓度为5%，如样品池厚度为0.2mm，舌宜浓度为10%~25%(应选定在965cm-附近吸收带的相应透过率为30%~70%的对应浓度范围)，本文所用样品池厚度为 0.5mm。 (2)表1的标准样品测定数据，可经最小二乘法得线性方程： y=1.057x+0.2709 (r=0.9995) 其中 y一吸光度比； x一样品含胶量(%) 故只要测得吸光度比即可从标准曲线得出出胶量，也可从线性方程算出含胶量。 表1 含胶量与对应的吸光度比" 序号 SBR 添加量(g) 沥青添加量(g) 含胶量(%) A965/A810 1 0.0107 0.9967 1.062 1.410 2 0.0304 0.9722 3.032 3.388 3 0.0512 0.9517 5.150 5.854 4 0.0693 0.9298 6.936 7.534 * Cs? 加10mL (3)禾知橡胶沥青品中含胶量的测定：将未知样品用Cs，配成 10%待测液(已知样品橡胶与沥青标号均与未知样品相同)，若发现有不溶物或吸光度比大于9时，可将未知样品适当减少(主要保证充分溶解并与已知样品含胶量范围接近)，再按前述测定已知样品的方法进行红外光谱测定，计算出吸光度比，由标准曲线查得或线性方程计算得出未知样品含胶量。未知样品(橡胶和沥青及未知样品均由重庆公路研究所提供)含胶量测定结果如表2.可看出用此法测定结果重现性好，与实际含胶量甚为相符。 表2 未知样品测定结果 样品 序号 样品重(g) 吸光度比y 含胶量x(%) Sz 实际含胶量(%) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 0.3033 03036 0.3020 6.223 6.197 6.144 18.57 18.47 18.40 18.48 ±0.090 18.00 2 0.3078 0.3080 0.2567 6.495 6.624 5.609 19.13 19.51 19.67 19.44 ±0.277 19.00 3 0.3044 0.3040 0.2785 6.843 6.778 6267 20.43 20.25 20.37 20.35 ±0.090 20.00 4 0.3007 0.2061 0.2058 7.096 4.930 4.855 21.47 21.39 21.07 21.31 ±0.211 21.00 5 0.2010 0.2026 0.2035 5.003 5.045 5.016 22.27 22.29 22.16 22.24 ±0.070 22.00 (4)通常红外光谱测定有溶液法和薄膜法，对薄膜法我们也进行了大量试验，见到该法虽然操作更为简便，但由于对膜的厚度和均匀度均要求较高，数据重现性亦欠佳，不宜用为定量分析。 (5)沥青和橡胶的标号或产地不同的产品有一定的差异，因此，测定中制备已知样品所用橡胶及沥青和待测样品中橡胶与沥青选择标号、生产厂家相同最为理想。 ( 参 考 文 献 ) ( 谢凤举。道路建筑材料(第一版)。重庆：重庆大学出版社，1989，89- 91 ) ( 2 张南鹭，道路建筑材料(第一版).上海：同济大学出版社，1992.219-220 ) ( 3 藤隆。赤外分光分析上石了寸儿少八八夕又7了儿卜牛D寸么分D定量試験，舖装19-12， 1984.29-33 ) ( 4 M. A. Post，J. Appl.Chem，1968；(17)：203 ) ( 5 D. W. Carlson， H.C. Ransaw，A. G. Altenau Analyt Chem， 1970，(42)：1278 ) Determination of rubber contentin rubber - asphalt by infrared spectrum Cai Juxiang(Department of Chemistry) Abstract An infrared spectrum methed is developed for the determination of the rubber(styrene-butadiene rubber， SBR) in the rubber-asphalt. The rubber-asphalt is dissolvedin CS and the infrared absorbance at 965 cm-and 810 cm~are determined for rubber andasphalt， respectively. The linearity of the calibration curve as A965/A810 vs rubber contentis satisfactory(r= 0.9995). The method is simple and its reproducibility is good. Key words：infrared spectrum； rubber-asphalt； pavement. 本文于收到◎China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net       本方案给出了红外光谱法测定橡胶沥青中含胶量的原理和方法，以及应用红外光谱仪进行定量分析的方法和基本操作。