红外光谱分析：鉴别加氢石油树脂中残余双键含量的技巧

一、红外光谱的基本原理与双键特征吸收

红外光谱（IR）通过检测分子振动吸收峰来表征官能团，残余双键（如 C=C）的特征吸收峰主要位于1620 - 1680 cm⁻¹（伸缩振动）和880 - 990 cm⁻¹（面外弯曲振动）。对于加氢石油树脂，双键加氢程度直接影响其耐候性、热稳定性和颜色稳定性，因此准确识别这些峰的强度与位置是定量分析的关键。

二、样品制备与测试条件优化

1. 样品形态与制样方法

压片法：将干燥的树脂样品与 KBr 粉末（纯度≥99.0%）按 1:100 比例混合，在玛瑙研钵中研磨至均匀细粉，压制成透明薄片。该方法适用于固态树脂，可避免溶剂干扰，但需注意 KBr 吸水峰（3400 cm⁻¹ 和 1640 cm⁻¹）对双键峰的掩盖，需提前将 KBr 在 120℃干燥 4 小时。

涂膜法：将树脂溶解于无水四氯化碳（纯度≥99.5%）中（浓度 5 - 10%），滴涂在溴化钾窗片上，室温挥发溶剂成膜。此方法适合黏稠液体树脂，但需确保溶剂完全挥发，否则 CCl₄在 762 cm⁻¹ 的吸收峰可能与双键面外弯曲振动峰重叠。

2. 仪器参数设置

扫描范围：建议设置为 4000 - 400 cm⁻¹，确保覆盖双键特征峰及加氢后产物的吸收区域（如饱和 C-H 键在 2800 - 3000 cm⁻¹）。

分辨率：优于 4 cm⁻¹，以区分 1640 cm⁻¹ 附近的双键伸缩振动峰与 1630 cm⁻¹ 处可能存在的羰基（C=O）干扰峰（若树脂氧化）。扫描次数：32 - 64 次，累加信号以降低噪声，提高信噪比。

三、残余双键的特征峰识别与干扰排除

1. 主要特征峰解析

1640 cm⁻¹ 附近：为烯基（-CH=CH₂）或反式双键（trans-C=C）的伸缩振动峰，强度与残余双键浓度正相关。若加氢完全，该峰应显著减弱或消失。

965 cm⁻¹：反式双键的面外弯曲振动特征峰，峰形尖锐，是定量分析的优选峰（受其他官能团干扰较少）。

910 cm⁻¹：顺式双键（cis-C=C）的面外弯曲振动峰，若树脂中存在顺式结构，此处会出现吸收峰，但加氢过程中顺式双键更易被还原，故该峰强度通常低于反式峰。

2. 干扰峰排除技巧

羰基（C=O）干扰：若树脂储存不当发生氧化，1710 - 1730 cm⁻¹ 处会出现羰基峰，可能与双键峰（1640 cm⁻¹）部分重叠。此时需对比 1640 cm⁻¹ 峰在扣除背景后的二阶导数谱图，消除宽峰干扰。

芳香环双键（C=C aromatic）：石油树脂中若含苯环结构，1600 cm⁻¹、1580 cm⁻¹ 和 1500 cm⁻¹ 处会出现芳香环骨架振动峰，需与烯基双键峰（1640 cm⁻¹）区分 —— 芳香环峰强度较低且呈多重峰，而烯基峰为单峰且位置更偏高频。

四、定量分析方法：峰面积法与内标校正

相对定量：峰面积比值法

选择965 cm⁻¹（反式双键面外弯曲振动） 作为分析峰，以2920 cm⁻¹（饱和 C-H 伸缩振动） 作为内标峰（加氢后饱和烃的特征峰，强度稳定）。

其中 K 为校正因子（通过已知双键含量的标准样品标定）。该方法适用于同类型树脂的相对比较，但需确保样品制样厚度一致。

绝对定量：标准曲线法

制备一系列已知残余双键含量的加氢石油树脂标准样品，按相同制样方法测定红外光谱，以965cm⁻¹峰面积对双键含量（mmol/g）绘制标准曲线。实测样品通过曲线插值计算绝对含量，误差可控制在±5%以内。

五、注意事项与数据验证

样品均匀性：固态树脂需充分研磨，避免颗粒大小不均导致的光散射误差；液态样品涂膜厚度应控制在 5 - 10 μm，可通过称量窗片前后质量差估算（1 cm×1 cm 窗片涂 1 mg 树脂约形成 8 μm 膜）。

背景校正：每次测试前需扫描空 KBr 片或窗片作为背景，扣除空气中的 CO₂（2350 cm⁻¹）和水蒸气（3400 cm⁻¹、1640 cm⁻¹）吸收峰。

联用技术验证：若对红外定量结果存疑，可结合核磁共振（NMR）或气相色谱（GC）分析 ——NMR 中烯氢在 5.0 - 5.8 ppm 的信号强度与双键含量线性相关，而 GC 可通过裂解产物中烯烃的含量反推残余双键。

六、典型案例：加氢程度与光谱特征的关联

完全加氢树脂：1640 cm⁻¹ 和 965 cm⁻¹ 峰基本消失，仅保留饱和烃的吸收峰（2850 - 2950 cm⁻¹），此时残余双键含量＜0.1 mmol/g。

部分加氢树脂：1640 cm⁻¹ 峰强度降低但未完全消失，965 cm⁻¹ 峰明显，通过峰面积计算可得双键含量约 0.5 - 2.0 mmol/g，适用于对耐候性要求中等的胶粘剂领域。

未加氢树脂：1640 cm⁻¹ 和 965 cm⁻¹ 峰强且尖锐，双键含量＞5.0 mmol/g，易在光照下氧化变色，仅适用于对耐候性无要求的低端涂料。

利用红外光谱鉴别加氢石油树脂中的残余双键，需重点关注 1640 cm⁻¹（伸缩振动）和 965 cm⁻¹（面外弯曲振动）的特征峰，通过优化制样方法、排除干扰峰，并结合内标校正的定量模型，可实现双键含量的快速分析。该技术为加氢工艺优化（如催化剂用量、反应温度调控）和产品质量控制提供了直观的光谱依据。

本文来源：河南向荣石油化工有限公司 http://www.szbangjun.com/