引言：采用衰減全反射 (ATR) 取樣界面的 FTIR 光譜儀是聚合物材料分析中非常重要的測試工具。由于新的 Agilent Cary 630 FTIR 分光光度計具有*的性質和性能，對聚合物的定量分析尤為快速而簡便。在這篇應用報告中，我們要對兩種重要共聚物材料中的主要成分進行測量，即丁苯橡膠 (SBR) 中苯乙烯的含量，和聚乙烯醋酸乙烯酯 (PEVA) 中聚乙烯和醋酸乙烯酯的比例。測量所使用的是配置單反射鉆石 ATR 取樣附件的 Cary 630FTIR（圖 1）。

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SBR 聚合物中聚苯乙烯的含量丁苯橡膠 (SBR) 是普通的合成橡膠材料，其主要用途是制造輪胎，占輪胎產量的近 70%。改變生產工藝中聚苯乙烯與丁二烯單體的比例，可以改變 SBR 橡膠的性質。丁二烯與聚苯乙烯的一般比例是 3:1（聚苯乙烯占 25%）。提高聚苯乙烯的含量使材料變硬，彈性減小。大多數競賽表演行業，如輪胎和特**應用等，需要更均一的 SBR 產品，最終用戶和生產者都要求提供更好的質量保障和控制。用配置 ATR 附件的 Cary 630 FTIR 測量聚合物樣品極為簡單。聚合物材料放置在鉆石晶體上，將樣品壓力鈕向下旋轉，直到在樣品上加載足夠壓力，在 Cary 630 的實時分析MicroLab FTIR 軟件上看到如圖 2 所示的理想光譜效果為止。實時分析模式提供瞬間光譜升級，即便是初學者也可以很方便地獲取高度重現的結果。Cary 630 上設計了安全鎖，可以保護鉆石晶體不受過度壓力。

為了建立定量 FTIR 方法，我們用 Cary 630 FTIR 對四種商用 SBR 校正標準品（聚苯乙烯濃度分別為 0%、5%、23%和 45%）進行了一式三份測量。光譜圖顯示在 699 cm-1、759 cm-1 的吸收譜帶，以及 1031 cm-1 處的弱條帶為聚苯乙烯(PS)的特征吸收譜帶。在911 cm-1，964 cm-1和 995 cm-1 處的譜帶歸屬于聚丁二烯中的不飽和鍵（乙烯基和反式 CH 彎曲振動），隨著 PS 的含量的增加而減弱。而純聚丁二烯與其它聚合物相比，含有大量順式不飽和鍵，這來自于未交聯的成分，以液體形式存在。PS 吸收帶遵循比爾定律，隨濃度增大而增加，因此是比較理想的用于定量分析的吸收峰。以 PS 在 699 cm-1 處*強譜帶的峰高吸收值對濃度作圖呈良好線性，校正曲線的相關系數 R2=0.999（圖 4）。將該曲線的線性回歸斜率和截距帶入 MicroLab FTIR 軟件的方法中，未知樣品中聚苯乙烯的百分比將自動顯示。SBR 中PS 定量分析的檢測限為 0.09%，測試 P

PEVA 中聚乙烯與醋酸乙烯酯的比例聚乙烯醋酸乙烯酯 (PEVA) 是家居、運動設施、工業和醫療應用中非常普通的日用產品。在醫療應用中，可以將藥物與 PEVA 溶液混合，混合物干燥后制成生物惰性的緩釋塑料植入體和透皮貼劑。

由于聚乙烯 (PE) 與醋酸乙烯酯 (VA) 在 PEVA 中的比例可以影響最終產品的物理性質，所以建立快速而簡便地測試這些組分的方法，對生產廠家來說非常重要。與前面的例子一樣，配置單反射鉆石 ATR 的 Cary 630 FTIR 光譜儀非常適用于這一應用測量。在這個例子中，我們用 Cary 630 FTIR 系統對 7 種市售PEVA 標準品進行了測試。所用的校正標準品如下：• 聚乙烯，低密度 (0% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#506 (9 wt% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#243 (14 wt% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#244 (18 wt% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#245 (25 wt% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#316 (28 wt% 醋酸乙烯酯)• 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物#326 (40 wt% 醋酸乙烯酯)

校正樣品用 1 分鐘采集時間測量，分辨率為 4 cm-1。FTIR 光譜顯示在 1737 cm-1 處有來自醋酸聚乙烯酯 (VA) 的強醋酸酯羰基譜帶，在 1236 cm-1 為酯的 C-O 伸縮譜帶（圖 5）。用這些譜帶都可以對聚乙烯 (PE) 基體中的 VA 進行定量分析。PE 的特征吸收譜帶處于 2921cm -1，2852 cm-1，1467 cm-1 和 720 cm-1。我們用 1236 cm-1 處 VA 吸收帶與1467 cm-1 處 PE 吸收帶的峰面積比值得到了校正曲線。這種 IR 吸收比值技術校正了可能影響測量的偶然變化，如聚合物在 ATR 鉆石晶體上的接觸壓力或接觸面積變化。由于可靠的 ATR 測量要求樣品與鉆石之間要有良好的光學接觸，而堅硬的球狀聚合物珠則不可能與整個鉆石表面接觸，所以這一點非常重要。

由以上峰面積比值得到的校正曲線回歸方程呈良好線性（圖 6），相關系數R2 = 0.999。將線性回歸方程的斜率和截距帶入 MicroLab FTIR 的方法編輯器中（圖 6），得到了經過校正的方法。為了對該方法進行驗證，我們用純 PE(0% VA) 將 9% VA 按重量稀釋成 1% 和 0.55% VA 樣品制成驗證標準品。首先將聚合物驗證樣品溶解在甲苯中，并加熱至 75 °C 使聚合物*溶解。然后將甲苯混合物倒在鋁箔上鑄成薄膜，置于 60 °C 電爐上使其干燥。用保存的方法對得到的聚合物驗證樣品進行測試。用較短的掃描時間（5 秒）對驗證樣品進行了測量，而建立校正光譜則用時 60 秒。用該方法可以在非常短的時間內對多個原材料進行測量，這種快速樣品分析對質量保障和質量控制(QA/QC) 分析非常重要。這種分析的速度還適用于對原材料進行分析，一批 PEVA 可能存在均勻性差異，需要對容器的多個表面或對鑄模上的不同部位進行取樣。對驗證樣品的快速分析（5 秒）結果顯示了良好的重現性和準確度（表 1）。以標準偏差為 0.01% VA 樣品測試得到的檢測限(LOD) 和定量限 (LOQ) 分別為 0.03 wt% VA 和 0.10 wt% VA。當用該校正的 FTIR 方法分析樣品時，結果也可以用彩色標記形式顯示（圖 7），提示該樣品合格（綠色）、為臨界值（黃色）或不合格（紅色）。從而讓操作者迅速而直觀地了解該材料的質量。

結論配置 ATR 取樣技術的 Agilent Cary 630 FTIR 是分析共聚混合物卓有成效的紅外光譜儀。將緊湊的結構、取樣技術、性能、分析速度和直觀軟件結合在一起，使其成為在質量保障和質量控制應用中能快速開發和使用的聚合物定量方法的紅外光譜儀器。我們對 SBR 和 PEVA 共聚物進行了測量，得到了良好的線性和定量準確性以及重現性。