0 引言
随着电泳涂料产品的发展,降低烘烤温度成为各汽车厂涂料厂追求的目标之一。据理论分析,通常情况下烘干温度每降低10 ℃,能源消耗下降10%。采用低温交联的封闭物是达到上述目标的主要手段。电泳槽液参数中溶剂含量的控制是关键参数之一,常用的电泳漆溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、异丙醇、丁醇等。过低的溶剂含量导致槽液稳定性下降,涂膜膜厚薄,外观流平差;过高的溶剂含量则导致涂膜臃肿,泳透率下降,对环境污染大。通常其用量控制在1%~3%,常用的溶剂含量方法为气相色谱法,检测标准为GB/T 9722—2006。但是针对市场上的低温电泳漆品种的溶剂含量检测时,色谱图中乙二醇丁醚等有严重的拖尾或分离不开等现象,导致检测结果相比理论值一直偏高。分析图谱中造成峰分不开的原因如下[1]:(1) 色谱柱温度偏高,柱子太短;(2) 载气(氮气)流速太高;(3) 色谱柱选择不当;(4) 混合物中各溶剂出峰接近,导致待测组分没有得到良好的分离。相同的操作条件下,对比常规电泳涂料,色谱图无拖尾或分离不开等现象,乙二醇丁醚含量正常。这是由于低温固化电泳涂料所用交联剂中含有的封闭物在检测时部分解封,与槽液中乙二醇丁醚溶剂峰相互重叠,影响检测数据准确度[2]。设计以下实验进行验证。
1 实验方法
1.1 试剂和材料
(1) 燃气:氢气,纯度不低于99.99%;(2) 助燃气:空气,纯度不低于99.99%;(3) 载气:氮气,纯度不低于99.999%;(4) 丙酮(分析纯);(5) 乙二醇乙醚乙酸酯(分析纯);(6) 甲基异丁基甲酮(分析纯);(7) 丁醇(分析纯);(8) 乙二醇丁醚(分析纯);(9) 二乙二醇丁醚(分析纯)。
1.2 仪器
岛津GC-2014 气相色谱仪; 色谱柱: 极性柱/AC20/(POLYETHYLENE GLYCOL)/SGE,长30 m,内径0.22 mm;膜厚:0.25 μm的石英极性毛细管柱;检测器:氢火焰离子化检测器(FID);天平:精度0.000 1 g;离心机:4 000r/min。
1.3 检测条件
方法(A):
柱温:100 ℃→保持7 min→升温速率(20 ℃/min)→COL(180 ℃)→INJ(250 ℃)→DET(300 ℃)
方法(B):
柱温:80 ℃→保持7 min→升温速率(10 ℃/min)→COL(100 ℃)→INJ(180 ℃)→DET(300 ℃)
1.4 定性、定量方法
1.4.1 标准溶液的配制
按照0.1%~2%的质量分数分别准确配制10 个含有内标物的甲基异丁基甲酮、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚标准溶液(以下简称为标液)。按相应的色谱操作条件,将仪器稳定后,往汽化室注入标准样品,并记录各组分在不同的色谱操作条件下的出峰时间。以内标物的出峰时间为基准,算出各组分的相对保留时间,以此定性。校正因子的测定记录标准样品各成分的峰面积,按下式分别计算甲基异丁基甲酮、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚等相对于内标物的校正因子(fi)。
式中:mi —标样中乙二醇丁醚(等)的质量;mcs—标样中乙二醇乙醚乙酸酯的质量;Acs—内标物的峰面积;Ai —乙二醇丁醚(等)的峰面积。
1.4.2 槽液溶剂含量分析
用1.5 mL 离心管准确称取槽液约1 g(精度到0.000 1 g),确加入适量内标物(精度到0.000 1 g),混合摇匀。为了提高毛细管柱的使用寿命,将称准后的混合液用离心机进行离心分离10 min,取上层清液进行分析。用1 μL 微量进样器抽取上述清液0.2~0.3 μL,赶走气泡,将注样器插入汽化室,根据各组分的响应系数测出溶剂的含量。进样器每次进样后,要用丙酮反复清洗,并将进样器针头擦净。
1.4.3 样品的计算公式
m—所称试样的质量;mcs—内标物的质量;Acs—内标物的峰面积;Ai—乙二醇丁醚等峰面积;fi—乙二醇丁醚等相对于内标物的校正因子。
2 结果与讨论
2.1 检测结果
按2.3 所设条件检测色谱图见图1、图2。检测数据见表1。
2.2 数据差值
从方法(A)和(B)对比实验数据统计表来看,(A)方法检测结果在1.72%~1.87%范围;(B)方法检测结果在1.17%~1.30%范围;而理论配方设定值在1.0%~1.30%范围,从中可以得出(B)方法检测的结果更接近理论配方值。
2.3 方法平行性与重复性
从方法(A)和(B)对比实验数据统计表来看,(A)方法检测结果的平行性与重复性较差(极差值在0.06%~0.12%);而(B)方法检测结果的平行性与重复性较好(极差值在0.00%~0.02%)。
2.4 差异的原因
在方法(A)下检测,因新产品交联剂中含有低温封闭物的出峰时间接近或略高于乙二醇丁醚,在高温条件下,导致乙二醇丁醚与封闭物分离不开,如图3。终导致检测结果比理论配方值高出0.5%~0.7%。
而方法(B)则在方法(A)的基础上,采取了“三低”检测条件,即降低起始柱温、降低升温速率、降低进样口温度,将乙二醇丁醚的沸点设定为进样口的温度,从而能够将乙二醇丁醚与低温封闭物有效地分离开,如图4,保证检测结果与理论配方值吻合。
3 结语
本文对气相色谱法测定低温固化电泳涂料中乙二醇丁醚含量的方法进行探讨,通过实践,调整了气相色谱检测条件,达到检测结果与理论配方值吻合。本方法操作简单,准确可行,为现场槽液溶剂的调整提供了有利的数据支持与参考。