摘要：GB/T 24282-2009描述了用蒸馏—结晶的方法测定聚丙烯的二甲苯可溶物含量，其操作过程复杂，操作时间较长，接触有毒有害的试剂较多。用台式核磁共振仪来测定聚丙烯中二甲苯可溶物含量，有样品用量少、测量速度快、操作简便、操作过程中不需接触有毒有害化学试剂的优点，在装置中间控制中值得推广应用。
1  前言
根据聚丙烯[CH2-CHR]n取代基R(R为甲基-CH3)在主链位置，分为等规聚丙烯IPP(R在主链同一侧)、间规聚丙烯SPP(R交替在主链两侧)和无规聚丙烯APP(R无规则地在主链两侧)。
一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量(称等规度)约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。即聚丙烯等规度越高，反映出立构规整度高，分子量整齐，分子排布整齐，其熔点与软化点（热变形温度）相应越高，耐热性和机械强度就越好，故工业上多生产高等规度的聚丙烯。
得到等规度的方法有两种，一种是GB/T 2412-2008《塑料  聚丙烯（PP）和丙烯共聚物热塑性塑料等规指数的测定》，直接测定聚丙烯等规度，一般用于聚丙烯装置中间料和成品分析；另一种是GB/T 24282-2009《塑料 聚丙烯中二甲苯可溶物含量的测定》（由100%减去二甲苯可溶物的百分含量），间接测定判断聚丙烯等规度。聚丙烯装置中间控制中，由于生产工艺需要，用GB/T 24282-2009测中控粉料的二甲苯可溶物含量，用以判断成品的等规度。
在这两种方法中，都需要用到有机溶剂（第一种方法用正庚烷，第二种方法用到二甲苯）进行蒸馏，操作时间长，过程复杂，对人体存在伤害，需要技术熟练的人员进行操作。采用台式核磁共振测量聚丙烯的等规度，具有操作简单，测量速度快，样品用量少，对人体无害等优点。本文重点就核磁共振得出的数据与GB/T 24282-2009《塑料 聚丙烯中二甲苯可溶物含量的测定》做出的数据进行对比分析，来说明核磁共振法在聚丙烯分析中能够满足需要。
2  基本原理
将磁性原子核放入强磁场后，用适宜频率的电磁波照射，它们会吸收能量，发生原子核能及跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核磁共振。核磁共振方法是利用构成分子的原子的原子核本身性质的差异进行检测，当样品被置于外磁场中时，其中的氢核（质子）绕外磁场进动，其拉莫尔频率与外磁场强度成正比。此时加上一个频率与进动频率相等的短而强的射频脉冲（如90。脉冲），就能激发核磁共振，在检测线圈内将感生出核磁共振信号，称自由感应衰减信号（FID）。信号的初始幅度与被测原子核（氢核）的多少成正比，信号的衰减速度与被测原子核在样品中所处的基团和环境有关。在等规、间规聚丙烯中，信号衰减快，而在无规聚丙烯中，信号衰减慢的多。
利用核磁共振的这一性质，采用不同的激发频率，并对信号进行采样，就可以得到不同的数据。
3  实验过程
3.1 仪器与试剂
mq-20核磁共振谱仪；真空烘箱；恒温水浴锅；二甲苯可溶物成套玻璃蒸馏仪；邻二甲苯（AR）
3.2 标准曲线制作
样品均采用某公司聚丙烯装置生产牌号为L5E89（其等规指数指标为95.2—99.1%）聚丙烯的中间粉料。制作标准曲线的思路如下：取三批聚丙烯粉料，每批用GB/T 24282的方法测其二甲苯可溶物含量，平行测定三次，取其平均值作为准确值，作为已知等规度的聚丙烯标样，根据核磁共振仪法进行定标试验，绘制曲线图。有关三批样品的数据如表1：
表1
 二甲苯可溶物（%） 等规度（%） 响应信号Sf (%)
样品一 2.30 97.70 87.51
样品二 2.38 97.62 87.31
样品三 2.54 97.45 87.04
根据表1数据绘制核磁共振标准曲线图，如图1
图1
 
（y=-1.9196x+91.907  R2=0.9892）
3.3 数据对比
一段时间内，在聚丙烯装置粉料采样口取5份样品，根据GB/T 24282和核磁共振法分别做出的二甲苯可溶物含量及其对应的等规指数如下表2所示：
表2
样品  项目 GB/T 24282法 核磁共振法
 二甲苯可溶物 等规指数 二甲苯可溶物 等规指数
样品1 　2.94 　97.06 　3.10 　96.90
样品2 　2.89 　97.11 　3.02 　96.98
样品3 　2.25 　97.75 　2.17 　97.83
样品4 　2.43 　97.57 　2.56 　97.44
样品5 　2.90 　97.10 　3.04 　96.96
3.4  结果讨论
因为GB/T 24282仅对数据的保留位数做了说明，尚未获得实验室间的数据，无法得知试验方法的精密度。因此在本文的讨论中，根据GB/T 24282法得到的二甲苯可溶物含量计算出等规度（如表2所示）。把这两种方法计算出的等规度作为一组平行数据，根据GB/T 2412-2008对数据要求，来看数据是否准确。
GB/T 2412-2008中要求，平行测定的两个结果之差不大于0.2%，由表2中数据计算出的差值如表3所示：
表3
样品  项目 等规指数 差值及计算
 GB/T 24282法 核磁共振法 
样品1 　97.06 　96.90 0.16 0.16%
样品2 　97.11 　96.98 0.13 0.13%
样品3 　97.75 　97.83 0.08 0.08%
样品4 　97.57 　97.44 0.13 0.13%
样品5 　97.10 　96.96 0.14 0.14%
4.0  结论
    通过数据分析说明，用核磁共振法测聚丙烯的二甲苯可溶物含量，准确可靠，适用于聚丙烯装置中控日常生产质量检验。