拉曼光譜在聚合物產(chǎn)品質(zhì)量檢測中的應用.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，對國計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程中，仍存在許多可以改進的地方，其中對產(chǎn)品性質(zhì)和生產(chǎn)流程進行有效的監(jiān)控，就是完善聚合物制造和回收工藝的一個重要環(huán)節(jié)。為彌補現(xiàn)有檢測方法的不足，本文提出可利用拉曼光譜檢測速度快、準確度高、無損樣品的特點，對包括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)進行

2、快速、準確的檢測。本文主要的創(chuàng)新性工作包括：
　　 (1)對PE的密度進行了檢測，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密度的預測模型。結(jié)果顯示，PCA和PLS方法建立的預測模型較優(yōu)，模型所得密度預測值與真實值間的相關系數(shù)(r)分別為0.925和0.919，平均相對偏差(ARE)分別為0.53％和0.45％，均方根誤差(RMSE)分別為5.67和5.06。
　　 (2)運用拉曼光

3、譜，同時對高密度聚乙烯(HDPE)的密度和熔融指數(shù)進行了檢測。分析2700～2970 cm-1內(nèi)的拉曼光譜，驗證了HDPE密度與其短支鏈數(shù)量間的負相關關系，建立了預測HDPE密度的PLS回歸模型。模型所得密度預測值與真實值的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相關關系，結(jié)合1288～1650 cm-1內(nèi)的拉曼光譜，建立了HDPE熔融指數(shù)的預測模型，模型所得熔融指數(shù)預測值與真實

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

5、CH3基團、CH基團和C-C鍵的數(shù)量成負相關。將拉曼光譜與近紅外光譜的檢測結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)拉曼光譜的檢測誤差略高，但仍具有較高的準確性，乙烯含量預測值與真實值間的r，ARE和RMSE值分別為0.985，4.48％和0.56。
　　 (4)對PVC-環(huán)已酮溶液的濃度進行了檢測。對比了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)。