水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法

1.本发明属于乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量检测测定技术领域，具体涉及一种水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法。


背景技术：

2.乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉(eva)作为一种新型的聚合物材料，在实际生产、生活中的应用已经极为广泛。乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉加水后可形成坚韧、致密的薄膜，与水泥水化产物、骨料形成连续相，从而使改性的水泥基材料具有粘结强度高、抗裂、抗渗性能好、抗压弹性模量低、干缩变形小、耐磨抗腐蚀等优点。研究表明乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉掺入量不同，对水泥砂浆的稳定性、抗折强度影响差异较大。因此，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量测定对水泥砂浆的质量控制而言非常重要。然而现有技术中缺乏对乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量进行测定的相应的检测方法，不能对水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量进行定量分析，进而难以控制水泥砂浆的质量。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法。
4.为达到上述目的，本发明的解决方案是：
5.一种水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法，其包括以下步骤：
6.(1)称取70-100mg水泥砂浆置于热重-质谱联用分析仪中热重分析仪的坩埚内，以氮气分别作为载气和保护气，启动热重分析仪的升温程序，将热重分析仪的温度从30℃升温至850℃；
7.(2)在热重分析仪的升温程序启动的同时，热重-质谱联用分析仪中的质谱仪对水泥砂浆的热解气体进行采样分析，获得在335-435℃内热解气体中乙酸对应的质谱峰峰面积；
8.(3)将步骤(2)中乙酸对应的质谱峰峰面积代入标准曲线的线性方程中，获得乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的质量，得到水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量。
9.作为一优选实施例，步骤(1)中，升温程序中的升温速率可以为5-20℃/min(优选为10℃/min)。
10.作为一优选实施例，步骤(1)中，载气和保护气的流量分别为15-25ml/min(优选为20ml/min)和30-50ml/min(优选为40ml/min)。
11.作为一优选实施例，步骤(2)中，热重-质谱联用分析仪中的热解气体传输线路的温度可以为270℃。
12.作为一优选实施例，步骤(2)中，乙酸对应的质谱峰峰面积为：质谱仪获取的质荷比(m/e)为60的离子的质谱峰峰面积。
13.作为一优选实施例，质谱仪的扫描模式为选择离子扫描，所选择的监控离子的质
荷比为60。
14.作为一优选实施例，步骤(2)中，质谱仪的离子源为ei源，质谱仪对所述热解气体进行采样分析时，ei源的温度可以为250℃，电子能量可以为70ev。
15.步骤(3)中，标准曲线的建立方法为：配制一系列已知浓度的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的水泥砂浆标准溶液，根据步骤(1)和步骤(2)分别获得不同浓度的水泥砂浆标准溶液对应的乙酸的质谱峰峰面积，以水泥砂浆标准溶液中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉浓度为横坐标，以乙酸的质谱峰峰面积为纵坐标，经线性拟合获得标准曲线。
16.由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
17.本发明首次以乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解过程中产生的乙酸，作为乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉定量的标准，并通过采用热重-质谱联用技术实现了对乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解过程中产生的乙酸进行定量分析，从而可以实现对水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量进行测定，该测定方法方便、可靠，有利于对水泥砂浆的质量进行控制；另外，该测定方法也为其他含有乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉添加剂产品的测试提供了新的检测依据。
附图说明
18.图1为本发明的实施例1中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉在10℃/min升温速率下的tg和dtg曲线图。
19.图2为本发明的实施例1中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉在不同热解温度下溢出气体的ftir谱图。
20.图3为本发明的实施例2中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量与乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解产生的乙酸对应的质谱峰峰面积之间的标准曲线图。
具体实施方式
21.本发明提供了一种水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法。
22.下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买到的常规产品。
23.本发明实施例中所用的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉原料、不同含量乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉配比水泥砂浆标准样品均由上海圣戈班研发中心提供。
24.下面就具体实施方式作进一步的说明：
25.实施例1：
26.通过热重-质谱联用分析仪研究乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的热解过程。取乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉置于热重分析仪的坩埚中，以氮气分别作为载气和保护气，启动热重分析仪的升温程序，将热重分析仪的温度从30℃升温至850℃，获取乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解的tg和dtg曲线，如图1所示；并通过红外光谱仪对乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解过程中的热解气体进行采样分析，获得不同热解温度下的红外谱图，如图2所示；另外，通过热重-质谱联用分析仪采用扫描质量数范围为33-450的全扫描模式对热解气体进
行在线检测获得相应的质谱图，表1示出了不同热解温度下乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质谱图解析数据。
27.如图1所示，根据tg和dtg曲线可以将乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的热解过程可以分为三个阶段。第一阶段为200-335℃，最大失重速率温度出现在315℃。第二阶段为335-435℃，最大失重速率温度出现在387℃。第三阶段为435-600℃，最大失重速率温度出现在488℃。反应结束后，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉剩余质量分数百分比为12.61％。仅根据tga数据无法作为乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的定量依据，因此必须对其热分解产物进行检测。
28.如图2所示，在整个热解过程中产物在3580cm-1
、3080cm-1
和1770cm-1
处产生新的红外吸收带，主要来自气态乙酸、不饱和c上的c-h对称伸缩振动和c＝o振动。在热解第一阶段，红外谱图上出现了明显的水峰，这可能是由于在乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉中含有微量的聚乙稀醇，聚乙烯醇加热发生脱水反应。在热解第二阶段反应最剧烈，3550cm-1
和1770cm-1
处出现属于气态乙酸的o-h和o＝c伸缩振动的特征吸收峰。同时在368℃时，参见表1，质谱图分析结果表明乙酸的体积分数占气态降解产物的85％以上。这表明在第二阶段主要发生去乙酰化反应，并产生大量乙酸。在热解第三阶段，观察到在3000-2800cm-1
出现属于烷烃的特征吸收峰，主要来自甲基和亚甲基的伸缩振动及变形振动；在1650cm-1
和3030cm-1
出现属于苯环骨架和＝c-h伸缩振动的特征吸收峰。在488℃的质谱图分析结果显示，气态降解产物含量最高的物质为丙酮，同时在此阶段检测到多种含苯环的物质，例如甲苯、对甲苯和萘等物质。
29.表1不同热解温度下乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质谱图结果解析
[0030][0031]
本发明通过研究发现，在乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解过程中，在335-435℃的温度范围内，主要的生成气体为乙酸，可以考虑通过对335-435℃的温度范围内，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解生成的乙酸气体的定量分析，来测定乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量。
[0032]
实施例2：
[0033]
配置水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质量分数在1-4％范围内的标准样品，称取70mg水泥砂浆标准样品置于热重-质谱联用分析仪中的热重分析仪的坩埚中，以氮气分别作为载气和保护气，启动热重分析仪的升温程序，将热重分析仪的温度从30℃升温至850℃。
[0034]
在热重分析仪的升温程序启动的同时，热重-质谱联用分析仪中的质谱仪对水泥砂浆的热解气体进行采样分析，获得在335-435℃内热解气体中乙酸对应的质谱峰峰面积。
[0035]
以乙酸对应的质谱峰峰面积作为纵坐标，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉(eva)的质量为横坐标，用最小二乘法计算获得标准曲线的线性方程。
[0036]
在一具体实施中，配置水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质量分数分别为1％、2％、3％、4％的标准样品各一份，称取约70mg水泥砂浆标准样品，根据上述方法获得的水泥砂浆标准样品中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的质量，以及相应的乙酸对应的质谱峰峰面积参见表2，绘制的标准曲线如图3所示，其标准曲线的线性方程为y＝29011.77x-19692.82，相关系数r2＝0.967，在所选择的质量区间内乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的定量标准曲线线性良好。因此，可以通过采用热重-质谱联用技术对乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉热解过程中产生的乙酸进行定量分析，从而实现对水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量进行测定。
[0037]
表2乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的质量与乙酸对应的质谱峰峰面积
[0038][0039][0040]
实施例3：
[0041]
本实施例的水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法，包括以下步骤：
[0042]
(1)称取100mg水泥砂浆置于热重-质谱联用分析仪中的热重分析仪的坩埚中，以氮气作为载气和保护气，其中，载气和保护气的流量分别为20ml/min和40ml/min；启动热重分析仪的升温程序，将热重分析仪的温度从30℃升温至850℃。
[0043]
其中，热重分析仪的升温程序中的升温速率可以为10℃/min，以确保水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉能及时发生分解，避免产生滞后现象从而带来实验误差；在另一些实施例中，升温速率也可以根据实际情况如使用的热重分析仪的型号等进行调整。
[0044]
(2)在热重分析仪的升温程序启动的同时，热重-质谱联用分析仪中的质谱仪对水泥砂浆的热解气体进行采样分析，获得在335-435℃内热解气体中乙酸对应的质谱峰峰面积。其中，热解气体传输线路的温度为270℃，以确保在热解气体的传输过程中，热解气体不发生冷凝。
[0045]
实际上，乙酸对应的质谱峰峰面积为：质谱仪所获取的质荷比(m/e)为60的离子的质谱峰峰面积。在质谱分析中，乙酸气体所对应的特征离子的质荷比为60，因此，以质谱仪所采集到的质荷比为60的离子的质谱峰峰面积来表征乙酸对应的质谱峰峰面积。
[0046]
质谱仪的扫描模式为选择离子扫描，所选择的监控离子的质荷比为60。在另一些实施例中，也可以采用全扫描模式，然后从全扫描所获取的质谱图中提取出质荷比为60的
离子所对应质谱峰峰面积。其中，选择离子扫描模式更为方便、快捷。
[0047]
质谱仪的离子源为ei源，质谱仪对热解气体进行采样分析时，ei源的温度为250℃，电子能量为70ev。在另一些实施例中，也可以选用fi源或cl源等。
[0048]
(3)将步骤(2)中获得的乙酸对应的质谱峰峰面积代入标准曲线的线性方程中，获得乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的质量，从而得到水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量。具体的，根据乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的质量与称取的水泥砂浆的质量即可获得水泥砂浆中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量。
[0049]
在一些实施例中，上述步骤(3)中的标准曲线可以通过实施例2中的方法获得；在另一些实施方式中，也可以根据实际情况如实际样品中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量，对实施例2中的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质量分数进行调整从而获得相应范围内的标准曲线及相应的标准曲线线性方程。
[0050]
实施例4：
[0051]
对同一份质量分数为4％乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的水泥砂浆中，取6份样品，分别采用实施例3中的水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉含量的测定方法，来测乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉质量分数含量，所得结果分别为4.09％、4.03％、3.96％、4.04％、3.96％、3.92％。6次重复测定相对标准偏差rsd为1.49％，证明该方法的精密度在可接受范围内，即证明了该方法用于测定水泥砂浆中乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳胶粉的含量是可靠的。
[0052]
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。