裂解氢化技术在鉴别聚烯烃类塑料中加氢催化剂用量的最佳化研究

现代饮器二◎。四年第六期裂解氢化技术在鉴别聚烯烃类塑料中加氢催化剂用量的最佳化研究丁军凯*黄丽1宋鸣!孙玉梅2(1.辽宁省公安厅刑事科学技术研究所沈阳110032)(2.中国医科大学附属第一医院沈阳110001)摘要在裂解氢化气相色谱法对聚烯烃类塑料鉴别中,以高密度聚乙烯为实验样本,选用铂10%wt担体(80~100目 DiasolidH)加氢催化剂进行氢化反应。考察加氢催化剂用量从0.00~94.00mg之间裂解产物的最佳氢化程度。实验结果表明:当样品量控制在≤80{g时,加氢催化剂≥54mg时,可满足裂解氩化技术分析的需要。关键词裂解氢化色谱铂催化剂聚乙烯裂解氢化气相色谱法( Pyrolysis hydrogenation gas聚乙烯塑料DGDA6O8(山东齐鲁石化塑料厂),每chromatography,简称Py-H-GC)是在常规裂解气相次准确称取样品80进行裂解分析。加氢催化剂色谱法( Pyrolysis gas chromatography,简称P-CC)基铂10%wt担体(80~100目 Diasolid H)(中科院大连础上发展起来的一种分析烯烃类物质的专门方法。化物所制作),分别称取不同用量催化剂置于一根长这种方法早在20世纪60年代就有所报道1·2。80年67m(d4mm)石英衬管内。代,日本的柘植新等拓宽此领域的应用范围,对聚乙12分析条件烯的短支链支化结构、聚丙烯的立体规则性进行系SE-54石英毛细管柱(帕.25m×40mid.);柱统研究34,90年代,MaoS等又采用该技术对聚氯乙温程序升温:60℃(2min)-8℃/min-270°(40min);烯和乙烯氯乙烯共聚物的短支链结构进行测定。载气:高纯氢气(兼作加氢反应气)。分流比:100:1。我们从2000年开展此项技术的研究工作,主样品裂解温度:70℃,裂解时间:20s,裂解器池温:要应用于法庭科学领域涉及杀人、爆炸、纵火等重大300℃。案件中用于包尸的烯烃类塑料薄膜、塑料包装袋,盛2结果与讨论装助燃剂的塑料容器和杀人案的猎枪弹塑料弹托等物质微细结构的分析。2.1加氢催化剂位置的选择在烯烃类塑料裂解氢化技术分析中,加氢催化通常在裂解氢化色谱技术分析中,一般选择在剂用量的选择往往会对分析结果产生重要的影响,裂解器与气相色谱仪进样口之间专门设置一个加氢因为不完全的氢化程度会造成对烯烃类塑料裂解产管,内装有加氢催化剂,并在管子外部加保温装置,物的支化结构判别解释上的困难。本文采用气相色在实验分析中,操作很繁琐。199年,日本的MaoS谱仪进样口内石英衬管填充不同量的加氢催化剂,等进行改进将加氢催化剂直接加到气相色谱仪详细考察催化剂用量从0.00~94.00mg之间7点不的汽化室石英衬管内。这样,大大简化操作程序同同变量对裂解产物烯烃氢化程度的影响,确定最佳时利用汽化室设定的保温参数,又省掉专门的加氢化催化剂用量,获得满意结果。保温装置。实验部分在实验中,我们采用此法,利用气相色谱仪汽化室内的石英衬管,在汽化室温度设定280℃条件下,1.1仪器与试剂填凵中国煤化工考察。实验结果表本岛津公司GC-14A型气相色谱仪,CZ明CNMH管填加加氢催化剂100型热丝裂解器(北京理工仪器技术公司)。高密完全可以满足裂解氢化分析的需要。素点卖于公要件消拳学米解研究所,102,电话:(08256用防方数据贮二@四年第六期研究报告22不同用量加氢催化剂对裂解产物氢化程度的够使其裂解产生的烯烃产物完全转化为正构烷烃是影响一个关键因素。表1给出不同用量加氢催化剂对烯在裂解氢化分析中,选用多少量加氢催化剂能烃产物氢化还原影响的实验结果。表1不同用量加氢催化剂对烯烃产物还原的影响石英衬管填充长度催化剂填充量正构烷、烯烃加氢后状态裂解方式0.00n-C, C, CiPy-GC1234560.256.75n-C, C, C -n-C2g, Cg, CgPy-H-GC13.50n-C, C, C7 -n-Cg, Cag, CagPy-H-CC27n-C, C, C -n-Crg, Cg, CrPy-H-GCPy-H-GC3.0081.00Py-H-GCPy-H-GC注:本实验中高密度聚乙烯塑料裂解产物的有效碳数为nCn~n-Cs本实验选择裂解样品量均为80,观察加氢还2KbB, Kaiser Kh. Hydrogenation as a technique of identifica-原后n-Cn~n-C之间该碳正构饱和烷烃、单烯tion in pyrolysis gas chromatography, J. gas chromatography双烯存在状态。从表1中看出,当催化剂填充长度1964,2:233-234为2.0om,填充量为540mg时,已将同碳数的单31ues, Sugimura Y, Nagaya T. Structural characterization of烯、双烯完全转化为正构饱和烷烃。polyolefins by Pyrolysis- hydrogenation glass capillary gas chro-matography, J. analytical and applied pyrolysis, 1980, 1: 2213结论4 Ohtani H, Tsuge S, Ogawa T, et al. Studies on stereospecific se-加氢催化剂选择在气相色谱仪汽化室石英衬管quence distributiona in polypropylends by pyrolysis- hydrogena内填加是可行的,装填容易,操作简便,易于控温。tion fused silica capillary gas chromatography, Macromolecules当样品量控制在≤80g时,在内径为4.00m的石984,17:465~473英衬管内填充长度为2.00cm,填充剂量为54.00mg5Maos, Ohtani H, Tsuge S,etal. Determination of short- chain时,可满足烯烃类塑料裂解色谱氢化分析的需要。branches in poly (vinylchloride)and ethylene-vinyl chloridecopolymers by pyrolysis- hydrogenation- gas chromatography参考文献J. Polymer,199,31:79~831 Schooten JV, Evenhuis JK. yrolysis-hydrogenation-GCo6丁军凯,闫福宁,分析裂解衍生化技术及其在刑事技术poly-olefins, Polymer, 1965, 6: 343-360中的应用,刑事技术,2001,(3):33-35a study of optimization of hydrogenation catalyst capacity in characterization ofpolyolefin plastic by pyrolysis hydrogenation gas chromatographyDing Junkail'Huang Li' Song Ming Sun Yumei?1. Liaoning Forensic Science and Technology Institute, Shenyang 110032)2. The First Hospital of China Medicine University, Shenyang 110001)Abstract The optimization of various amount of hydrogenation catalyHied hv nvmlvsis hydrogenation gashromatography in the presence of 10wt Pt on 80/100 mesh Di中国煤化工ensity polyethyleneC NMHGOmg hydrogenacatalyst is to meet the needs of the pyrolysis hydrogenation technology during a sample amount is controlled ba ion(HDPE). The catalyst caoacity range is from 0. 00mg to 94.00mgAsKey words Pyrolysis hydrogenation GC Pt catalyst Polyethylene