聚丙烯粉料中挥发性组分的项空气相色谱法测定

曹豫新

摘　要：建立了用顶空气相色谱法测定聚丙烯粉料中挥发性组分含量的方法(平衡温度75℃，平衡时间1h)。本方法的相对标准偏差＜1.64%，与日本三井油化企业标准PP－F－119相比无显著差异。
关键词：挥发性组分　顶空气相色谱法　F检测法

Determination of volatile components in polypropylene powder by headspace gas chromatography

Cao Yuxin
(Polypropylene Plant of Luoyang Petrochemical Corporation, Luoyang, 471012)

Abstrac：A method for determining contents of volatile components in polypropylene powder by headspace gas chromatography is described. The equilibrium temperature is 75℃ and the equilibrium time is 1h. The RSD of the method is ＜1.64%。▲

1　前　言
　　聚丙烯粉料中挥发性组分主要是由少量的C^＝₃单体，己烷等组成。倘若挥发性组分含量过高，就可能造成以下两种影响：其一，表明M302装置的脱除效果差，工艺参数或设备工况就需要调整和检修；其二，对PP粒料的质量有影响，尤其在聚丙烯加工成型(后加工)过程中，产品外观质量较差。因此，在生产过程中，必须定期测定聚丙烯粉料中挥发性组分的准确含量，以便对其进行有效的控制。
　　顶空气相色谱法^［1］用于测定挥发性组分的准确含量，为生产装置提供了可靠的数据。本文方法采用的是带六通阀吸附切换系统的顶空气相色谱法，其操作简单，速度快，能够满足生产装置的正常需要。

2　实验部分
2.1　仪器与试剂
　　GC－8A气相色谱仪(带TCD检测器)，真空恒温箱，多孔恒温水浴锅，六通阀，不锈钢色谱柱(0.3m×1.5m×3.0m)，顶空瓶，Porapak R 50/80目，DC－200硅油，海沙0.3μL，聚丙烯粉料，正己烷。
2.2　分析条件
　　Porapak R柱，DC－200柱和海沙柱分别由六通阀按图1所示进行连接。

　　色谱分析条件　载气：氦气，40mL/min；检测器：热导池检测器(TCD)；检测器温度：180℃；桥电流：150mA；柱温：70℃；汽化温度：180℃；色谱柱：3mm×3.0m不锈钢柱，DC－200，Chromsorb P Naw(60/80目)；3mm×1.5m不锈钢柱，Porapak R 50/80目；3mm×0.3m不锈钢柱，海沙；进样方式：注射器进样，2.0mL。
2.3　标准曲线绘制
2.3.1　理论根据
　　顶空气相色谱分析所测得的挥发性组分i的峰面积A_i与组分i在顶空中的蒸气分压P_i成正比。

A_i∝P_i(1)

　　写成方程式，则为：

A_i＝S_i×P_i(2)

式中　S_i――单位i物质量在所用检测器上的特定响应值
　　组分i的蒸气压通常表达为：

A_iP_i＝P_0i×X_i×R_i(3)

式中　P_0i――纯组分i在测定温度下的饱和蒸气压
　　　X_i――溶解(或附着)于样品中组分i的含量
　　　R_i――组分i在样品中的活度系数
　　由式(2)、(3)可知顶空分析结果为：

X_i＝A_i/(S_i×P_0i×P_i)　　(4)

　　由于S_i，P_0i，R_i三项乘积为一常数，则组分含量X_i与色谱峰面积A_i成正比。
2.3.2　标准样品配制
　　将PP粉料在恒温干燥箱内于105±2℃下干燥1.5h，并在干燥器中冷却1h，精确取粉料5g(精确到0.1mg)，一式六份，分别装入6个特制的100mL注射器内。然后分别取1.0μL、2.0μL、5.0μL、8.0μL、10.0μL、13.0μL正己烷注入注射器，再置于75℃水浴中1h。
2.3.3　标准曲线绘制
　　将配制的不同浓度标准样品依次注入色谱仪进行分析，通过积分仪计算色谱峰面积。然后将组分浓度与峰面积一一对应(见表1)并绘制出标准曲线(见图2)。标准曲线的一元线性回归方程为：Y＝404.7X－427.8，相关系数为0.9998^［2］。

表1　色谱分析结果

表2　回收率试验结果

表3　精密度试验结果

表5　对比试验结果

［1］顾蕙祥，阎宝石。气相色谱手册第二版.北京：化学工业出版社.P598，P600
［2］汤定国.化工数据处理及实验设计.北京：石油大学出版社.P28，P112，P113