[發明專利]一種檢測聚（丙烯腈-衣康酸）中衣康酸含量的方法

有效

• 申請號: 202110078601.4
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112881334B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 魯毅;吳立軍;柳洪超;郭國建;張瑞蓉;劉運峰
• 申請（專利權）人: 山東非金屬材料研究所
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻;趙斌

本發明屬于聚合物檢測領域，涉及一種檢測聚(丙烯腈?衣康酸)中衣康酸含量的方法，使用有機元素分析儀測定不同衣康酸含量的聚(丙烯腈?衣康酸)標準品中的氧含量，通過氧含量根據衣康酸分子式計算出聚(丙烯腈?衣康酸)標準品中衣康酸的含量，在特定的條件下采集這些聚(丙烯腈?衣康酸)標準品的近紅外光譜，對采集到近紅外光譜進行特定的處理，使用化學計量學軟件采用偏最小二乘法在特定參數下建立聚(丙烯腈?衣康酸)標準品中衣康酸含量與近紅外光譜的關聯模型，采集待測聚(丙烯腈?衣康酸)樣品的近紅外譜圖代入此關聯模型可快速計算其中衣康酸的含量。該方法具有快速、無損、準確度高、重復性好、穩定性好、可實現在線測定等優點。

技術領域

本發明屬于衣康酸含量檢測領域，具體涉及一種檢測聚(丙烯腈-衣康酸) 中衣康酸含量的方法。

背景技術

聚丙烯腈作為制備碳纖維的一種最常見、最重要的材料，其性能直接影響碳纖維的質量。用于制備碳纖維的聚丙烯腈中一般都會加入衣康酸，因為單獨丙烯腈均聚物中由于分子結構中沒有側鏈，主鏈上存在的大量的-CN基團，導致聚丙烯腈大分子間作用力過強，致使預氧化和碳化周期很長，且熱穩定化過程中放熱劇烈且不可控，加工性能很差，不但生產成本高，而且最終碳纖維的強度等性能也不理想。而衣康酸中含有兩個羧基基團，通過與丙烯腈共聚，可以有效改善聚丙烯腈的加工性能和緩解熱穩定化過程中的放熱作用，已成為聚丙烯腈生產中最常用的共聚單體之一。聚(丙烯腈-衣康酸)中的衣康酸含量對最終碳纖維的性能影響很大，衣康酸含量太低難以達到預期效果，太高則會導致炭收率和力學性能下降，因此建立合適的方法測定聚(丙烯腈-衣康酸)中衣康酸的含量，對于聚(丙烯腈-衣康酸)的生產和后續應用都具有十分重要的意義。

現有測定聚(丙烯腈-衣康酸)中衣康酸含量的方法主要有化學法和紅外法兩種：(1)《共聚丙烯腈原絲組份的分析》(徐忠勤，《合成纖維工業》，1979年第3期，35-36頁)中公開了一種化學法測定聚(丙烯腈-衣康酸)中衣康酸含量的方法，其基本原理是將聚(丙烯腈-衣康酸)溶解于NaSCN溶液中，衣康酸會使NaSCN溶液的pH值降低，然后通過標準NaOH溶液中和衣康酸，使NaSCN 溶液的pH值恢復到初始pH值，進而計算出衣康酸含量；(2)《丙烯腈共聚物中衣康酸的紅外定量分析》(上海合成纖維研究所，《合成纖維》1978年第4期， 20-23頁)中公開了一種紅外法測定聚(丙烯腈-衣康酸)中衣康酸含量的方法，其基本原理是將丙烯腈均聚物與衣康酸按不同比例混合配制標準品，取2mg試樣與溴化鉀共同壓片后測定其紅外譜圖，通過2252cm^-1與1700cm^-1吸收峰的比值的不同確定待測聚(丙烯腈-衣康酸)中衣康酸的含量。

上述兩種方法的優點在于原理簡單，而缺點也非常明顯，包括測試重復性較差，需要使用化學試劑，分析時間較長，需要損傷樣品，無法實現在線測量，對于高分子量(重均分子量大于300000)聚丙烯腈樣品不適用(因為高分子量聚丙烯腈無法完全溶于特定溶劑，而且高分子量聚丙烯腈也無法與衣康酸充分混合均勻得到紅外法所需要的標準品)等。

近紅外光譜分析技術已被用于食品、藥品、化學品等領域，但將其應用于聚丙烯腈中衣康酸含量的測定鮮有報道，特別是如何解決高分子量聚丙烯腈中衣康酸含量的測定，更特別是超高分子量(重均分子量大于1000000)聚丙烯腈中衣康酸含量的測定，以及如何保證測試結果重復性好，如何解決近紅外方法穩定性差等問題更是公認的難題。

發明內容