拉曼光譜在聚合物產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等聚合物是石化工業(yè)重要的下游產(chǎn)品，對(duì)國(guó)計(jì)民生起著重要的作用。而在這些聚合物的生產(chǎn)制造和回收利用的過(guò)程中，仍存在許多可以改進(jìn)的地方，其中對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)和生產(chǎn)流程進(jìn)行有效的監(jiān)控，就是完善聚合物制造和回收工藝的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為彌補(bǔ)現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足，本文提出可利用拉曼光譜檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確度高、無(wú)損樣品的特點(diǎn)，對(duì)包括PE的密度和熔融指數(shù)、PP的乙烯含量和PVC溶液的濃度等在內(nèi)的聚合物及其溶液性質(zhì)進(jìn)行

2、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。本文主要的創(chuàng)新性工作包括：
　　 (1)對(duì)PE的密度進(jìn)行了檢測(cè)，并分別采用特征峰分析法、主成分分析法(PCA)和偏最小二乘法(PLS)建立了PE密度的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果顯示，PCA和PLS方法建立的預(yù)測(cè)模型較優(yōu)，模型所得密度預(yù)測(cè)值與真實(shí)值間的相關(guān)系數(shù)(r)分別為0.925和0.919，平均相對(duì)偏差(ARE)分別為0.53％和0.45％，均方根誤差(RMSE)分別為5.67和5.06。
　　 (2)運(yùn)用拉曼光

3、譜，同時(shí)對(duì)高密度聚乙烯(HDPE)的密度和熔融指數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)。分析2700～2970 cm-1內(nèi)的拉曼光譜，驗(yàn)證了HDPE密度與其短支鏈數(shù)量間的負(fù)相關(guān)關(guān)系，建立了預(yù)測(cè)HDPE密度的PLS回歸模型。模型所得密度預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的r，ARE和RMSE分別為0.944、0.10％和1.02。利用HDPE乙烯基含量與其分子量間的負(fù)相關(guān)關(guān)系，結(jié)合1288～1650 cm-1內(nèi)的拉曼光譜，建立了HDPE熔融指數(shù)的預(yù)測(cè)模型，模型所得熔融指數(shù)預(yù)測(cè)值與真實(shí)

4、值間的r，ARE和RMSE分別為0.957、10.23％和1.06。對(duì)比近紅外光譜，發(fā)現(xiàn)使用拉曼光譜對(duì)HDPE密度和熔融指數(shù)的檢測(cè)結(jié)果均優(yōu)于近紅外光譜。
　　 (3)結(jié)合PLS方法，對(duì)PP中的乙烯含量進(jìn)行了研究。對(duì)比了不同譜段內(nèi)PE和PP拉曼光譜的差異，并據(jù)此建立了乙烯含量的預(yù)測(cè)模型，取得了較為理想的檢測(cè)結(jié)果。考察第一項(xiàng)PLS成分，發(fā)現(xiàn)其載荷分布能夠反映PP的分子結(jié)構(gòu)與乙烯含量間的關(guān)系，即乙烯含量與CH2基團(tuán)的數(shù)量成正相關(guān)，而與

5、CH3基團(tuán)、CH基團(tuán)和C-C鍵的數(shù)量成負(fù)相關(guān)。將拉曼光譜與近紅外光譜的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)拉曼光譜的檢測(cè)誤差略高，但仍具有較高的準(zhǔn)確性，乙烯含量預(yù)測(cè)值與真實(shí)值間的r，ARE和RMSE值分別為0.985，4.48％和0.56。
　　 (4)對(duì)PVC-環(huán)已酮溶液的濃度進(jìn)行了檢測(cè)。對(duì)比了PVC和環(huán)已酮的拉曼光譜，并提取出各自的拉曼特征峰，包括PVC中的C-Cl鍵(620、695 cm-1)和環(huán)已酮中的脂環(huán)族酮(1709 cm-1)。