超級微波消解PPS(聚苯硫醚)塑料

      聚苯硫醚,英文名稱為Polyphenylene sulfide,簡寫為PPS,該材料屬于高性能的熱塑性樹脂,具有電性能好、耐高溫、阻燃性好、耐放射性、耐化學(xué)特性等,在電子電器、航空航天、石油化工具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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      由于聚苯硫醚結(jié)構(gòu)式中有一個苯環(huán)結(jié)構(gòu),常規(guī)方法難以完全消解或定容時有白色絮狀物析出。所以,只有提高消解溫度,高壓消解,使苯環(huán)斷裂,才能完全消解PPS塑料。

      與傳統(tǒng)微波消解儀相比,超級微波具有最高300℃的消解溫度和20 Mpa的耐壓性,對于稠環(huán)樣品消解有先天的優(yōu)勢。其設(shè)計的核心在于預(yù)加壓消解腔體(PDC)依靠整個腔體的密閉作用,而不是每個反應(yīng)管單獨(dú)密閉。它的每一個反應(yīng)管的內(nèi)外壓平衡。同時,PDC底部加有載荷溶液(5:150的硝酸水混合液)可以在樣品劇烈放熱的時候平衡各個反應(yīng)管之間的溫度。保證所有的反應(yīng)管之間具有極小的溫差。同時又無須像普通微波一樣,對于加酸體積有最低要求。通過預(yù)加壓的方式,可以進(jìn)一步提升消解過程中的溫度、壓力,相比普通微波具有更高的消解效率。

      本實驗針對PPS塑料,進(jìn)行超級微波消解,采用硫酸-硝酸體系分步消解,能夠?qū)崿F(xiàn)PPS塑料的完全消解。

實驗部分

儀器

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試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液

      試劑:優(yōu)級純硝酸;濃硫酸 

      純水:18.2 MΩ.cm超純水;

樣品稱量與消解體系

      稱取0.1 g(精確至0.0001 g)樣品于石英消解管中,加入2 mL硫酸,超聲15 min,然后進(jìn)行第一步消解;取出后加入1 mL硝酸,搖勻,進(jìn)行第二步消解;取出后加適量超純水,超聲排氣后用超純水定容。

超級微波消解

1)超級微波消解儀消解程序:

表1 第一步消解升溫程序

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表2 第二步消解升溫程序

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2)超級微波消解溫度和壓力曲線圖

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注:紅色為實際溫度曲線,橙色為預(yù)設(shè)溫度曲線,綠色為實際壓力曲線。


樣品消解狀態(tài)

      樣品為白色顆粒狀,經(jīng)超級微波消解,趕酸后定容能夠達(dá)到澄清透明無任何可見顆粒物狀態(tài)。

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      本方案使用超級微波,采用濃硫酸磺化再用硝酸消解,可以完全消解PPS塑料。整個消解過程溫度平穩(wěn),壓力無劇烈變化,定容后無白色物質(zhì)析出,消解液澄清透亮。


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