本发明属于化学分析领域，具体涉及一种氯丁橡胶/粘胶纤维的化学分析方法。
背景技术：
氯丁橡胶(chloroprenerubber简称cr)，是由氯丁二烯单体(又名2-氯-1，3-丁二烯)经过乳液聚合制得的，又名聚氯丁二烯橡胶。它是合成橡胶中最早研究的品种之一，首先由美国杜邦公司于1931年成功开发并投入了生产。氯丁橡胶的分子链排列比较规整并且结晶性能是可逆的，其分子量常在10万-20万之间，玻璃化转变温度在-40℃左右。氯丁橡胶作为一种通用型橡胶，由于其分子链中含有极性基团，一方面保护双键使其活性降低，另一方面又使聚合物对非极性物质有很大的稳定性，所以氯丁橡胶的耐光、耐热、耐老化、耐燃、耐化学腐蚀、耐油性更加突出。氯丁橡胶通常使用金属氧化物(氧化锌/氧化镁或氧化铅)进行硫化，有时配合有机促进剂(如硫脲类化合物)，以提高硫化速度和交联速度。
近年来，工业产品和汽车零部件对氯丁橡胶的需求日益增长，特别是在亚洲地区，如日本用于汽车部件的量约为氯丁橡胶总消耗量的40％，而在其他国家，用于黏合剂的居多。有研究者认为，氯丁橡胶具有较全面的性能，能够在苛刻且恶劣的环境中使用，其制品寿命较长，目前尚没有任何一种弹性体能全面取代cr。
为进一步提高和改进氯丁橡胶的应用和加工性能，国内外的研究者对氯丁橡胶探索了多种方法的改性，其中填充改性在橡胶改性中起着举足轻重的作用，在橡胶中加入短纤维填料，一方面可通过高的表面活性和大的比表面积吸附橡胶高分子，从而有效的限制橡胶大分子的变形能力；另一方面，短纤维填料作为硬物质，可以承载应力，从而提高橡胶的硬度、模量、拉伸强度、定伸应力等力学性能。
但短纤维在橡胶中会有长度降低、难以分散等问题，研究清楚氯丁橡胶/粘胶纤维的各种性质，可制定出控制橡胶纤维材料性能的方法。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种氯丁橡胶/粘胶纤维的分析方法，可以更快速、准确地分析氯丁橡胶/粘胶纤维的种类、成分以及含量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种氯丁橡胶/粘胶纤维的分析方法，所述分析方法包括以下7个步骤：(1)判断氯丁橡胶/粘胶纤维的物理性质；(2)红外光谱分析；(3)热重-差热分析；(4)x射线荧光光谱分析；(5)热裂解气相色谱质谱联用测试；(6)气相色谱质谱联用测试；(7)电感耦合等离子体发射光谱仪分析。
其中，所述步骤(1)中，根据氯丁橡胶/粘胶纤维的颜色、状态、马弗炉灰分判断氯丁橡胶/粘胶纤维的物理性质。
其中，马弗炉灰分为氯丁橡胶/粘胶纤维样品在马弗炉中800℃高温煅烧6-7h所得。
其中，所述步骤(2)选择atr制样法，取氯丁橡胶/粘胶纤维制成薄片，放入红外分光光度计中进行红外光谱分析。
其中，所述步骤(3)中，在n2氛围中对氯丁橡胶/粘胶纤维进行tga测试，测试温度范围为室温至800℃，检测氯丁橡胶/粘胶纤维在不同温度下的分解失重情况。
其中，所述步骤(5)中，取氯丁橡胶/粘胶纤维，直接进样测试，热裂解温度选择550℃，将高聚物氯丁橡胶/粘胶纤维热裂解成可挥发小分子，再联用gcms分析。
其中，所述步骤(6)中，将氯丁橡胶/粘胶纤维剪成碎块，在索氏提取器中用氯仿提取5-6h，将过滤后的提取液取样进行gcms测试。
其中，所述步骤(7)中，使用氯丁橡胶/粘胶纤维的马弗炉灰分进行电感耦合等离子体发射光谱仪分析。
本发明方法具体为：
1、判断氯丁橡胶/粘胶纤维的物理性质；
取氯丁橡胶/粘胶纤维样品在马弗炉中800℃高温煅烧6-7h，检测出样品是否含有无机物及无机物的含量。
2、红外光谱分析(ir)；
选择atr制样法，取少量氯丁橡胶/粘胶纤维制成薄片，放入红外分光光度计中测试。
3、热重-差热分析(tg-dta)；
取少量氯丁橡胶/粘胶纤维样品，进行tga(n2)测试，测试温度范围为室温至800℃，检测样品在不同温度下的分解失重情况。
4、x射线荧光光谱分析(xrf)；
取少量氯丁橡胶/粘胶纤维，放入xrf分析仪中测试。由于x射线荧光光谱仪对轻元素识别较弱，本发明方法能识别原子序数13及以上，即碳元素及以上，且为定性及半定量分析。
5、热裂解气相色谱质谱联用测试(py-gcms)；
取少量氯丁橡胶/粘胶纤维样品，直接进样测试，热裂解温度选择550℃，将高聚物氯丁橡胶/粘胶纤维热裂解成可挥发小分子，再联用gcms分析，可在一定程度上了解样品中氯丁橡胶的聚合单体及比例关系、小分子助剂。
6、气相色谱质谱联用测试(gcms)；
根据氯丁橡胶的特性，判断样品中含有一定量的小分子助剂；将氯丁橡胶/粘胶纤维样品剪成小碎块，在索氏提取器中用氯仿提取5-6h，将过滤后的提取液进行gcms测试。通过gcms，可获知样品中小分子助剂种类及结构信息。
7、电感耦合等离子体发射光谱仪分析(icp-aes)；
本测试是对样品中的元素进行准确定量。由于样品中有机物含量过高，直接测试原样的元素含量可能导致结果不准确，为了使测试结果准确度较高，对样品的灰分进行icp指定元素含量测试。
本发明运用多种检测手段，结合现代分析科学的光谱、色谱分析方法，旨在提供一种快速、准确的方法判断氯丁橡胶/粘胶纤维的种类、含量，通过对氯丁橡胶/粘胶纤维的组分、含量的测试，研究清楚氯丁橡胶/粘胶纤维的组分含量与性质的关系，探索制定出控制橡胶纤维材料性能的方法。
附图说明
图1-1是样品原样(浅色面)的红外光谱图。
图1-2是样品原样(深色面)的红外光谱图。
图1-3是样品经pe洗涤后的过滤液的红外光谱图。
图1-4是样品经甲苯洗涤后的过滤液的红外光谱图。
图1-5是样品经氯仿洗涤后的过滤液的红外光谱图。
图1-6是样品经ea洗涤后的过滤液的红外光谱图。
图1-7是样品经丙酮洗涤后的过滤液的红外匹配图。
图1-8是样品经水洗涤后的过滤液的红外匹配图。
图2是样品原样在氮气氛中的tga测试图。
图3是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试tic图。
图4-1是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，rt：1.601min2-氯-1，3-丁二烯。
图4-2是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，rt：4.649min硅油碎片。
图4-3是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，rt：7.257min硅油碎片。
图4-4是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，rt：10.497min2-氯-1，3-丁二烯。
图4-5是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，rt：14.024min棕榈酸。
图5是过滤液的gcms测试tic图。
图6是过滤液的gcms测试质谱匹配图。
图7-1是样品中钙元素的icp测试结果。
图7-2是样品中锌元素的icp测试结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
一种氯丁橡胶/粘胶纤维的分析方法，包括以下7个步骤：(1)判断氯丁橡胶/粘胶纤维的物理性质；(2)红外光谱分析；(3)热重-差热分析；(4)x射线荧光光谱分析；(5)热裂解气相色谱质谱联用测试；(6)气相色谱质谱联用测试；(7)电感耦合等离子体发射光谱仪分析。
本发明的一个实施方式如下：
1氯丁橡胶/粘胶纤维的物理性质
考察氯丁橡胶/粘胶纤维的颜色、状态、马弗炉灰分。
取样品氯丁橡胶/粘胶纤维3-4g，在马弗炉中800℃高温煅烧6-7h，可检测出样品是否含有无机物及无机物的含量等信息。
表1是样品在800℃高温煅烧6-7h的马弗炉数据，由表1可知样品的灰分约为2.36％；根据马弗炉灰分数据，及tga在氮气氛中的剩余质量，可得出样品中炭黑(填料)的含量。
表1样品的马弗炉灰分数据表
2红外光谱分析(ir)
选择atr制样法，取少量氯丁橡胶/粘胶纤维制成薄片，放入红外分光光度计中测试。
图1-1是样品原样(浅色面)的红外光谱图。由图1-1可知，3347cm-1处是缔合的o-h的出峰，其峰形宽而散，2915cm-1处是饱和c-h的对称和不对称伸缩振动，1656cm-1、1427cm-1、1165cm-1、1057cm-1也均为纤维素的特征基团出峰。
图1-2是样品原样(深色面)的红外光谱图。由图可知，3339cm-1处是缔合的o-h的出峰，其峰形宽而散，2918cm-1、2850cm-1处是饱和c-h的对称和不对称伸缩振动，1738cm-1处是酯键的c＝o的伸缩振动，1057cm-1处是c-o的伸缩振动。
图1-3是样品经pe洗涤后的过滤液的红外光谱图。由图可知，1263cm-1处是-ch3的变形振动，1100cm-1、1015cm-1处是si-o的伸缩振动，868cm-1、797cm-1处是si-(ch3)2的伸缩振动。
图1-4是样品经甲苯洗涤后的过滤液的红外光谱图。由图可知，1736cm-1处是酯键的c＝o的出峰，1114cm-1处为c-o-c的出峰。
图1-5是样品经氯仿洗涤后的过滤液的红外光谱图。1739cm-1处是酯键的c＝o的出峰，1102cm-1处为c-o-c的出峰。
图1-6是样品经ea洗涤后的过滤液的红外光谱图。1733cm-1处是酯键的c＝o的出峰，1108cm-1处为c-o-c的出峰。
图1-7是样品经丙酮洗涤后的过滤液的红外匹配图。1736cm-1处是酯键的c＝o的出峰，1099cm-1处为c-o-c的出峰。
图1-8是样品经水洗涤后的过滤液的红外匹配图。3419cm-1处是游离的o-h的出峰，其峰形宽而散，1114cm-1处是c-o的伸缩振动。
3热重-差热分析(tg-dta)
取少量样品，于n2氛围中进行tga测试，测试温度范围为室温至800℃，检测样品在不同温度下的分解失重情况。
图2是样品原样在氮气氛中的tga测试图。由图2可知，218.69℃热失重是操作油(软化油)、小分子助剂的失重，348.48℃热失重为氯丁橡胶中的hcl和粘胶纤维的失重，449.08℃分析认为是氯丁橡胶的碳碳主链的分解所致，据此可基本定出样品中氯丁橡胶、粘胶纤维的含量。综合tga中样品的剩余质量和马弗炉的灰分数据，可得出样品中炭黑(填料)的添加量。
4.x射线荧光光谱分析(xrf)
取少量氯丁橡胶/粘胶纤维，放入xrf分析仪中测试。
为了解该氯丁橡胶/粘胶纤维的大概元素组成和含量，进行了x射线荧光光谱分析，分析结果如表2所示：
表2x射线荧光光谱分析结果
由表2可知，氯丁橡胶/粘胶纤维的样品中除含碳、氧元素外，还含有氯、硅、镁、锌、硫等元素，其中氯元素的含量仅次于碳和氧，此数据也进一步证明了样品中含有氯丁橡胶；硅元素来自于操作油-硅油，其含量也较高；镁元素来自于活化剂氧化镁；锌和钙元素来自于氯丁橡胶的热稳定剂-钙锌稳定剂和活化剂氧化锌；s元素来自于橡胶交联剂硫磺和硫化促进剂。
5.热裂解气相色谱质谱联用测试(py-gcms)
取少量样品，直接进样测试，热裂解温度选择550℃，将高聚物氯丁橡胶/粘胶纤维热裂解成可挥发小分子，再联用gcms分析，可在一定程度上了解样品中氯丁橡胶的聚合单体及比例关系、小分子助剂。
高聚物的裂解方式取决于其分子结构，因此可根据其裂解产物的定性、定量数据，推断有机化合物的组成和结构。为精确获知氯丁橡胶/粘胶纤维的聚合单体及比例、小分子助剂种类等，可采用热裂解方法将氯丁橡胶/粘胶纤维裂解成可挥发小分子，再利用气相色谱质谱联用仪进行检测，测试结果如图3所示。
图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5是氯丁橡胶/粘胶纤维的py-gcms测试质谱匹配图，图4-1是rt：1.601min2-氯-1，3-丁二烯；图4-2是rt：4.649min硅油碎片；图4-3是rt：7.257min硅油碎片；图4-4是rt：10.497min2-氯-1，3-丁二烯；图4-5是rt：14.024min棕榈酸。
通过上述热裂解谱图测试，可获知氯丁橡胶的主要单体是2-氯-1，3-丁二烯，同时还出现了硅油的碎片，进一步确定助剂的种类即操作油为硅油，润滑剂为棕榈酸。
6.气相色谱质谱联用测试(gcms)
根据氯丁橡胶的特性，判断样品中含有一定量的小分子助剂；将6-7g氯丁橡胶/粘胶纤维样品剪成1mm*1mm的小碎块，在索氏提取器中用氯仿提取5-6h，经过滤后的提取液取样进行gcms测试。通过gcms，可获知样品中小分子助剂种类及结构信息。
氯丁橡胶/粘胶纤维中含有一些小分子助剂，针对在300℃之前能够挥发的助剂，对样品进行甲苯回流萃取至少4h，将其过滤液送样测试gcms。图5和图6均为处理样品的过滤液的gcms测试结果。图5是过滤液的gcms测试tic图。图6是过滤液的gcms测试质谱匹配图。
经过处理后的样品，其过滤液通过gcms测试，直接分析出该样品中含有抗氧剂1010(2，4-二叔丁基苯酚是抗氧剂1010的碎片)，此物质在样品起到抗氧化、防老化的作用。
7.电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-aes)
此测试是对样品中的元素进行准确定量。由于样品中有机物含量过高，直接测试原样的元素含量可能导致结果不准确，为了使测试结果准确度较高，对样品的灰分进行icp指定元素含量测试。
根据表2的xrf测试结果，对于含量较低的元素，若需要该元素进行准确定量，则需要对该元素进行icp测试。图7-1、图7-2分别表示样品中钙元素、锌元素的icp测试结果。
根据icp测试结果，换算成原样中钙元素含量约为0.050％，锌元素含量约为0.504％。根据钙、锌两种元素的含量，可计算出氯丁橡胶的热稳定剂-钙锌稳定剂(硬脂酸钙、硬脂酸锌)的含量。
本发明通过多种大型化学分析仪器的联合使用，对市售的一款氯丁橡胶/粘胶纤维进行成分分析，本发明的分析方法可给企业研发人员提供一定的技术方法支持。
根据具体的定性及定量结果，结合行业经验，考虑到仪器的检出限及波动，具体的含量可能在标准值附近，因此，样品的物质组成及含量见表3：
表3被测氯丁橡胶/粘胶纤维的物质组成及含量
本发明运用多种分离手段，结合现代分析科学的光谱、色谱分析方法，通过多种大型化学分析仪器的联合使用，对氯丁橡胶/粘胶纤维进行成分分析，通过对氯丁橡胶/粘胶纤维的组分、含量的测试，研究清楚氯丁橡胶/粘胶纤维的组分含量与性质的关系，探索制定出控制橡胶纤维材料性能的方法。本发明的分析方法，可给研发人员提供一定的技术方法支持。
以上为对本发明实施例的一种案例进行描述，市售的大多数碱性去溢料剂的成分与本案例比较接近，所用的分析方法可以参照本案例，将不再一一赘述。
通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的分析方法可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。