高分子材料熱塑丁苯橡膠的固體廢物屬性分析

時(shí)間：2020-08-23 19:15:25 化學(xué)畢業(yè)論文我要投稿

　　我國(guó)是高分子材料的進(jìn)口大國(guó)，進(jìn)口高分子材料主要為塑料、橡膠產(chǎn)品及原料，下面是小編搜集整理的一篇探究高分子材料熱塑丁苯橡膠檢測(cè)的論文范文，供大家閱讀查看。

　　我國(guó)是高分子材料的進(jìn)口大國(guó)，這些進(jìn)口高分子材料中有很多是使用過(guò)或者重新回收利用的舊產(chǎn)品，因此海關(guān)、檢驗(yàn)檢疫部門對(duì)進(jìn)口的高分子材料進(jìn)行檢驗(yàn)監(jiān)管時(shí)，為防止一些不法進(jìn)口商將禁止進(jìn)口的廢舊塑料、橡膠制品的固體廢物進(jìn)口到國(guó)內(nèi)污染我國(guó)環(huán)境衛(wèi)生，必須對(duì)進(jìn)口高分子材料固體廢物屬性進(jìn)行鑒別。

　　由國(guó)家環(huán)�？偩帧�(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、商務(wù)部、海關(guān)總署、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布《固體廢物鑒別導(dǎo)則(試行)》是固體廢物鑒別的主要依據(jù)，具有很強(qiáng)的程序和原則，但也有明顯的缺陷和不足：(1)對(duì)于一些原則性的條款，不同的人理解完全不同;(2)缺乏根據(jù)內(nèi)容的特點(diǎn)和具體量化為不同類別的固體廢物。因此，固體廢物的鑒別過(guò)程是非常復(fù)雜的[1-3],需要綜合考慮各種因素，包括法律、政策、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)生來(lái)源、工藝、用途、價(jià)值等。本文以某海關(guān)查扣的懷疑為廢物的申報(bào)品名為熱塑丁苯橡膠的進(jìn)口高分子材料為樣品，分析了其成分、含量和重要的理化指標(biāo)以及產(chǎn)生來(lái)源，并對(duì)該樣品的固體廢物屬性進(jìn)行全面探討，為海關(guān)部門的監(jiān)管和執(zhí)法提供了技術(shù)依據(jù)。

　　1樣品和試驗(yàn)

　　1.1樣品

　　樣品由上海出入境檢驗(yàn)檢疫局工作人員到某海關(guān)監(jiān)管倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)取樣，共有3袋，分別標(biāo)識(shí)為1#、2#、3#,樣品品名均為熱塑丁苯橡膠，每袋樣品均為白色透明粒子、未結(jié)團(tuán)粉末和結(jié)團(tuán)粉末，樣品的名稱、熔體流動(dòng)速率等技術(shù)資料由該貨物進(jìn)口企業(yè)提供。

　　1.2儀器和設(shè)備

　　美國(guó)Thermo公司生產(chǎn)的Nicolet6700型傅立葉變換紅外光譜儀。美國(guó)Thermo公司生產(chǎn)的CAL9500型通用制膜儀。上海山岳科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的YP-2型壓片機(jī)。德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的DMX500型核磁共振波譜儀。瑞士Mettler公司生產(chǎn)的TGA/DSC1熱重分析儀。美國(guó)TestingMachine公司生產(chǎn)的Type815/Model3A熔融指數(shù)儀。

　　1.3試驗(yàn)方法

　　1.3.1紅外光譜(FTIR)定性分析

　　分別取1#、2#、3#樣品中白色透明粒子、結(jié)團(tuán)粉末及未結(jié)團(tuán)粉末樣品0.025~0.05g,置于2片鋁箔中間，使用0.1mm模具，將鋁箔置于制膜儀中加熱至120℃，然后加壓至20MPa,保持10s,待冷卻至室溫后取出樣品膜置于紅外光譜儀中采集紅外圖譜。儀器參數(shù)設(shè)置為：紅外光譜的采集模式為透射，波數(shù)范圍400cm-1~4000cm-1,樣品掃描次數(shù)32,分辨率為4cm-1,背景采集方式為每次采集樣品前均采集背景。

　　1.3.2熱重分析

　　將12~15mg的樣品置于TGA系統(tǒng)樣品盤中，氮?dú)夥諊拢?0℃/min的升溫速率從50℃升至600℃，并在600℃保持20min.

　　1.3.3樣品熔體流動(dòng)速率檢測(cè)

　　按照ASTMD1238-2013方法，對(duì)樣品進(jìn)行熔體流動(dòng)速率檢測(cè)。在溫度190℃，載荷2.16kg條件下，測(cè)得熔體每10min通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量。

　　1.3.4核磁共振法檢測(cè)樣品中苯乙烯單元含量

　　參照文獻(xiàn)[4]對(duì)樣品進(jìn)行核磁共振檢測(cè)，樣品在25℃，以氘代四氯乙烷作為溶劑，共振頻率500.13MHz、譜寬5000Hz、90度脈沖寬度12μs、采集時(shí)間3s和延遲時(shí)間15s條件下取得1HNMR譜圖。

　　2樣品測(cè)試結(jié)果和分析

　　2.1紅外光譜(FTIR)定性分析

　　1#、2#和3#樣品的白色透明粒子，結(jié)團(tuán)粉末和未結(jié)團(tuán)粉末的紅外譜圖均相似，如圖1所示。經(jīng)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖[5],判斷樣品的主要樹脂成分為苯乙烯-異戊二烯共聚物，其中，2800~3000cm-1處的譜帶是飽和C-H或CH2的伸縮振動(dòng)，3000~3100cm-1處的譜帶屬于苯環(huán)上C-H的伸縮振動(dòng)，1495.37和1604.27cm-1處的峰是苯環(huán)的骨架振動(dòng)，701.07和761.92cm-1處是單取代苯環(huán)上氫的面外彎曲振動(dòng)，它們的倍頻和組頻出現(xiàn)在1799.64,1866.90和1940.57cm-1處。

　　2725.27cm-1處的譜帶是聚異戊二烯甲基扭曲變形振動(dòng)的倍頻吸收峰，835.59cm-1處的譜帶是聚異戊二烯不同平面的-CH2搖擺振動(dòng)吸收峰。

　　2.2熱重分析

　　經(jīng)熱重分析，樣品的檢測(cè)結(jié)果見表1.由表中可見，樣品的裂解起始溫度均為340℃，600℃加熱后的剩余物均小于5%.結(jié)合上述紅外光譜圖可得，3個(gè)樣品的主要成分均為苯乙烯-異戊二烯共聚物，且?guī)缀鯖](méi)有添加任何無(wú)機(jī)物。

　　2.3熔體流動(dòng)速率檢測(cè)

　　按照ASTMD1238-2013方法對(duì)樣品進(jìn)行熔體流動(dòng)速率檢測(cè)，結(jié)果見表2.

　　由表2可見，樣品的熔體流動(dòng)速率分布在2.3~6.0g/10min之間，而該貨物進(jìn)口企業(yè)提供的`產(chǎn)品熔體流動(dòng)速率在1.8~5g/10min之間，因此該樣品不符合申請(qǐng)人所提供的產(chǎn)品規(guī)格。

　　2.4核磁共振法檢測(cè)樣品中苯乙烯單元含量

　　按照文獻(xiàn)[4]中所述運(yùn)用核磁共振法檢測(cè)苯乙烯單元的含量，以1#樣品的白色透明粒子為例，核磁共振波譜圖見圖2.將化學(xué)位移6.2~7.5的峰近似認(rèn)為全部是苯乙烯單元苯環(huán)上的氫，作為基準(zhǔn)，對(duì)苯乙烯單元和異戊二烯單元的摩爾比進(jìn)行近似計(jì)算，公式為：

　　式(1)中，nS/nI為苯乙烯單元和異戊二烯單元的摩爾比，Sδ0.7~29為1HNMR譜圖上化學(xué)位移0.7~2.9之間的積分面積，Sδ4.4~5.6為1HNMR譜圖上化學(xué)位移4.4~5.6之間的積分面積。根據(jù)苯乙烯單元和異戊二烯單元的摩爾比可計(jì)算得到苯乙烯單元的含量，結(jié)果如表3所示，樣品中苯乙烯含量分布較大，在14.5%~28.8%范圍之間，同一編號(hào)、不同形態(tài)的樣品中苯乙烯單元含量各不相同，同一形態(tài)、不同編號(hào)的樣品中苯乙烯含量也各不相同。

　　3樣品屬性鑒別結(jié)果和討論

　　3.1產(chǎn)生來(lái)源分析

　　樣品為白色透明粒子、未結(jié)團(tuán)粉末和結(jié)團(tuán)粉末的混合物，紅外光譜和熱重分析結(jié)果表明，其主要成分均為苯乙烯-異戊二烯共聚物，與進(jìn)口企業(yè)提供的“熱塑丁苯橡膠”名稱不符。此外，根據(jù)樣品的熔體流動(dòng)速率檢驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合該貨物進(jìn)口企業(yè)提供的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，樣品不符合申請(qǐng)人提供的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，說(shuō)明樣品生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有相應(yīng)的質(zhì)量控制，為不合格產(chǎn)品。

　　苯乙烯-異戊二烯共聚物是一種熱塑性彈性體，作為粘合劑和密封材料在日常生活中有廣泛應(yīng)用。苯乙烯-異戊二烯共聚物的力學(xué)性能與硫化膠屬同一數(shù)量級(jí)，具有高拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和表面摩擦的高彈性體。其應(yīng)力值基本取決于苯乙烯單元的含量，為了獲得最佳橡膠性能和薄膜透明度，必須控制苯乙烯的含量，才能具有優(yōu)異的熱熔壓敏粘接性能[6-7].該樣品的核磁共振結(jié)果表明，白色透明粒子、未結(jié)團(tuán)粉末以及已結(jié)團(tuán)粉末同一形態(tài)內(nèi)部苯乙烯單元含量差異較大，沒(méi)有在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)樣品的苯乙烯含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，表明樣品為來(lái)自不同批次苯乙烯-異戊二烯共聚物生產(chǎn)中的產(chǎn)生的非正常產(chǎn)物，可能包括：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的出現(xiàn)故障而形成的不合格品;設(shè)備檢修之后開車時(shí)產(chǎn)生的報(bào)廢品;生產(chǎn)不同牌號(hào)苯乙烯-異戊二烯共聚物在切換過(guò)程中產(chǎn)生的一些頭尾料。

　　3.2固體廢物屬性分析

　　樣品是來(lái)自不同批次苯乙烯-異戊二烯共聚物生產(chǎn)中的產(chǎn)生的非正常產(chǎn)物，樣品的生產(chǎn)沒(méi)有相應(yīng)的質(zhì)量控制，屬于“生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物質(zhì)”.因此，根據(jù)《固體廢物鑒別導(dǎo)則(試行)》，判定樣品屬于固體廢物。根據(jù)《進(jìn)出口稅則商品及品目注釋》，由于該樣品中苯乙烯單元含量低于異戊二烯單元含量，因此應(yīng)歸于環(huán)境保護(hù)部、商務(wù)部、國(guó)家發(fā)改委、海關(guān)總署、國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布的第36號(hào)公告的《限制進(jìn)口類可用作原料的固體廢物目錄》中列出的“3915909000其他塑料的廢碎料及下腳料”,屬于限制類進(jìn)口固體廢物。

　　4結(jié)論

　　利用多種檢測(cè)手段剖析了所委托物品的成分、含量以及重要的理化指標(biāo)，并且分析了其產(chǎn)生來(lái)源，根據(jù)《固體廢物鑒別導(dǎo)則(試行)》以及第36號(hào)公告的《限制進(jìn)口類可用作原料的固體廢物目錄》，判定該樣品屬于限制類進(jìn)口固體廢物，為海關(guān)部門的監(jiān)管和執(zhí)法提供了技術(shù)依據(jù)。

　　[參考文獻(xiàn)]

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