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聚丙烯酰胺的红外光谱分析

发布日期:2015-06-03 16:42:24
“百业助剂”聚丙烯酰胺(Polyaeryamide,简称 PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物,是很好 的高吸水性树脂,常用于生产尿不湿[1_3]。尿不湿 由于使用方便,很受消费者欢迎。正因为如此,不少 生产聚丙烯酰胺的厂家,为了牟取不正当利益,向生 产尿不湿的厂家销售假冒伪劣产品,以致生产出来 的尿不湿不合格,尤其被儿童用后,常发生过敏反 应,对于男孩,甚至影响生殖器官的发育,日后有可 能患不育症;对于女童,常常侵犯外阴、尿道口等部 位。为了杜绝假冒伪劣尿不湿的生产,有必要在生 产聚丙烯酰胺尿不湿之前,对聚丙烯酰胺原材料进 行早期鉴别。本文对某尿不湿生产厂家提供的聚丙 烯酰胺样品进行了红外光谱分析,结果发现,在所提 供的聚丙烯酰胺样品中,有七个是聚丙烯酰胺的正 品,有两个是聚丙烯酰胺的伪品,为该厂家选材和退 货提供了理论依据,挽回了一定的经济损失。
2实验部分
2.1实验仪器
NexuSFTIR(美国 ThermoNieolet 公司)。
2.2样品及试剂
聚丙烯酰胺样品九个。溴化钾压片法制样。 溴化钾粉末(分析纯),无水乙醇。
苯、乙醚、酯类、丙酮等有机溶剂及蒸馏水。
2.3溶解性实验
对聚丙烯酰胺进行有机溶剂及蒸馏水溶解实 验。
3.1样品外观
所有样品外观均为白色粉末,易溶于水,几乎不 溶于苯、乙醚、酯类、丙酮等有机溶剂,其水溶液几近 透明的粘稠液体。目测无明显区别。
3.2红外光谱分析结果
对9个聚丙烯酰胺样品进行了红外光谱分析, 得到的谱图如图1〜图9所示。
图1为聚丙烯酰胺样品1的红外光谱图。在图 1中,3415CHT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3201cm-1为缔合-NH2的特征吸收峰,2922CHT1为 亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,2852CHT1为 亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,l^TcnT1处为 幾基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C = 0伸缩振 动hieUcuT1处为酰胺n(N-H弯曲振动)的特征 峰,1454CDT1处为亚甲基变形的特征吸收峰,
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1561CIIT1为仲酰胺N-H弯曲振动,阳离子化之后, 该峰强度明显增大,表明聚丙烯酰胺N-H已经被 N-R取代,1182CHT1和1119COT1处吸收峰在阳离 子化产物谱图中表现明显,与C-N伸缩振动有关, 说明样品1为阳离子聚丙烯酰胺,査找标准红外图 谱,发现上述特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外 图谱基本吻合,因此判断聚丙烯酰胺样品1是纯品。
图2为聚丙烯酰胺样品2的红外光谱图。在图 2中,34160TT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3211CHT1为缔合-NH2的特征吸收峰,2926CHT1为 亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,28550TT1为 亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,1665CIXT1处为 親基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C=0伸缩振 动hlSZOcnT1处为酰胺n(N_H弯曲振动)的特征 峰,1453cm-1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1561cm—1为仲酰胺N-H弯曲振动,阳离子化之后, 该峰强度明显增大,表明聚丙烯酰胺N-H已经被 N-R取代,1174cm—1和1119CHT1处吸收峰在阳离 子化产物谱图中表现明显,与C-N伸缩振动有关, 说明样品2为阳离子聚丙烯酰胺,査找标准红外图 谱,发现上述特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外 图谱基本吻合,因此判断聚丙烯酰胺样品2是纯品。
图3为聚丙烯酰胺样品3的红外光谱图,在图 3中,SWTcnr1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3205cm—1为缔合-NH2的特征吸收峰,2933CHT1 为亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,2855cm-1 为亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,leTOcnr1处 为羰基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C=0伸缩振 动hlSMcrrT1处为酰胺n(N-H弯曲振动)的特征 峰,1453CHT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1561CJTT1为仲酰胺N-H弯曲振动,阳离子化之后, 该峰强度明显增大,表明聚丙烯酰胺N-H已经被 N-R取代,1182CHT1和1120CHT1处吸收峰在阳离 子化产物谱图中表现明显,与C-N伸缩振动有关, 说明样品3为阳离子聚丙烯酰胺,査找标准红外图 谱,发现上述特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外 图谱基本吻合,因此判断聚丙烯酰胺样品3是纯品。
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图3聚丙烯酰胺样品3的红外光谱图
图4为聚丙烯酰胺样品4的红外光谱图。在图 4中,3420COT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3195cm-1为缔合-NH2的特征吸收峰,2928CHT1 为亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,2854CHT1 为亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,16640IT1处 为羰基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C = 0伸缩振 动),1611cm-1处为酰胺n(N-H弯曲振动)的特征 峰,USknT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, llSknT1和1122CDT1处吸收峰在阳离子化产物谱 图中表现明显,与C-N伸缩振动有关,说明样品4 为阳离子聚丙烯酰胺,査找标准红外图谱,发现上述 特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外图谱基本吻 合,因此判断聚丙烯酰胺样品4是纯品。
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图5为聚丙烯酰胺样品5的红外光谱图。在图 5中,SlZScnT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3201cm—1为缔合-NHZ的特征吸收峰,2928CHT1为 亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,2863CHT1为 亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,1661CHT1处为 簾基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C=0伸缩振 动),1614cm-1处为酰胺IKN-H弯曲振动)的特征 峰,1453C1XT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, llSAcnT1和11220IT1处吸收峰在阳离子化产物谱 图中表现明显,与C-N伸缩振动有关,说明样品5 为阳离子聚丙烯酰胺,查找标准红外图谱,发现上述 特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外图谱基本吻 合,因此判断聚丙烯酰胺样品5是纯品。
图6为聚丙烯酰胺样品6的红外光谱图。在图 6中,3417cm 1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3208cm-1为缔合-NH2的特征吸收峰,292801^为 亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,ZSSScnT1为 亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,16670TT1处为 幾基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C = 0伸缩振 动^WlScnT1处为酰胺D(N-H弯曲振动)的特征 峰,MS&rrT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1560cm-1为仲酰胺N-H弯曲振动,阳离子化之后, 该峰强度明显增大,表明聚丙烯酰胺N-H已经被 N-R取代,1167cm-1和1126cm-1处吸收峰在阳离 子化产物谱图中表现明显,与C-N伸缩振动有关, 说明样品6为阳离子聚丙烯酰胺,査找标准红外图 谱,发现上述特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外
图谱基本吻合,因此判断聚丙烯酰胺样品6是纯品。 60「
图7为聚丙烯酰胺样品7的红外光谱图。在图 7中,3426CHT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3205cm—1为缔合-NH2的特征吸收峰,2924cm—1为 亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,〖SSSorT1为 亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,1659 cnT1处为 壤基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C = 0伸缩振 动hlSWcnT1处为酰胺U(N-H弯曲振动)的特征 峰,1453cm-1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1179CHT1和lWScttT1处吸收峰在阳离子化产物谱 图中表现明显,与C-N伸缩振动有关,说明样品7 为阳离子聚丙烯酰胺,查找标准红外图谱,发现上述 特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外图谱基本吻
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合,因此判断聚丙烯酰胺样品7是纯品。
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图8为聚丙烯酰胺样品8的红外光谱图。在图 8中,3350〇1^处为游离-NH2的特征吸收峰, SWScnT1为缔合-NH2的特征吸收峰,2931CHT1 为亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,〖SSScnT1 为亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,166301^*处 为羰基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C=0伸缩振 动),处为酰胺n (N-H弯曲振动)的特 征峰,1452CHT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1127cm-1处吸收峰在阳离子化产物谱图中表现明 显,与C-N伸缩振动有关,说明样品8为阳离子聚 丙烯酰胺,查找标准红外图谱,发现上述特征吸收峰 与聚丙烯酰胺的标准红外图谱基本吻合,但有很多 杂质峰,说明样品8是掺杂了杂质的聚丙烯酰胺,因 此我们认为聚丙烯酰胺样品8是伪品,其杂质成分 尚在探讨之中。
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图9为聚丙烯酰胺样品9的红外光谱图。在图 9中,34220IT1处为游离-NH2的特征吸收峰, 3200cm-1为缔合-NH2的特征吸收峰,2939cm—1 为亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收峰,2856CHT1 为亚甲基对称伸缩振动的特征吸收峰,1662cm-1处 为羰基的特征吸收峰,对应于酰胺I (C=0伸缩振 动),1616cm-1处为酰胺D(N-H弯曲振动)的特 征峰.MSScnT1处为亚甲基变形的特征吸收峰, 1129CHT1处吸收峰在阳离子化产物谱图中表现明 显,与C-N伸缩振动有关,査找标准红外图谱,发 现上述特征吸收峰与聚丙烯酰胺的标准红外图谱基 本吻合,但含有无水硫酸钠的特征吸收峰1129CHT1 (此峰与聚丙烯酰胺重叠)1638CHT1 J17C1XT1,说明 样品中掺杂了无水硫酸钠,因此我们认为聚丙烯酿 胺样品9是伪品。
为了验证无水硫酸钠的存在,将样品9在 600 °C锻烧,得到白色粉末,对白色粉末进行红外光 谱测试,得到图10。在图10中,其特征吸收峰 1127CHT1 JSScnT1、616cm-1与无水芒硝(无水硫酸 钠)的图谱完全一致[4],进一步说明样品9掺杂了无 水硫酸钠,样品9是聚丙烯酰胺的伪品。
由以上可看出,真品只含有聚丙烯酰胺,伪品除 含有聚丙烯酰胺外,还含有杂质,这些杂质对人的身 体有很大的影响,所以我们一定要选择聚丙烯酰胺 的纯品做尿不湿。
另外,从图1、图2、图3可看出,3张谱图基本 一致,基本判断为一个生产厂家的产品,事实上,它 们的确是一个生产厂家3批产品;从图4、图5可看出,两张谱图基本一致,也基本判断为一个生产厂家 的产品,事实上,它们的确是一个生产厂家两批产 品。
我们分析的只是聚丙烯酰胺的原料,就发现有 伪品,聚丙烯酰胺的尿不湿又如何呢?聚丙烯酰胺 的尿不湿是一个更复杂的体系,更容易做成伪品,因 此,下一步,我们打算对聚丙烯酰胺的尿不湿进行分 析鉴别。为保障消费者的权益,有关部门应该从尿 不湿使用的原材料上严格把关。