紅外光譜分析：鑒別加氫石油樹脂中殘余雙鍵含量的技巧

一、紅外光譜的基本原理與雙鍵特征吸收

紅外光譜（IR）通過檢測分子振動吸收峰來表征官能團，殘余雙鍵（如 C=C）的特征吸收峰主要位于1620 - 1680 cm⁻¹（伸縮振動）和880 - 990 cm⁻¹（面外彎曲振動）。對于加氫石油樹脂，雙鍵加氫程度直接影響其耐候性、熱穩定性和顏色穩定性，因此準確識別這些峰的強度與位置是定量分析的關鍵。

二、樣品制備與測試條件優化

1. 樣品形態與制樣方法

壓片法：將干燥的樹脂樣品與 KBr 粉末（純度≥99.0%）按 1:100 比例混合，在瑪瑙研缽中研磨至均勻細粉，壓制成透明薄片。該方法適用于固態樹脂，可避免溶劑干擾，但需注意 KBr 吸水峰（3400 cm⁻¹ 和 1640 cm⁻¹）對雙鍵峰的掩蓋，需提前將 KBr 在 120℃干燥 4 小時。

涂膜法：將樹脂溶解于無水四氯化碳（純度≥99.5%）中（濃度 5 - 10%），滴涂在溴化鉀窗片上，室溫揮發溶劑成膜。此方法適合黏稠液體樹脂，但需確保溶劑完全揮發，否則 CCl₄在 762 cm⁻¹ 的吸收峰可能與雙鍵面外彎曲振動峰重疊。

2. 儀器參數設置

掃描范圍：建議設置為 4000 - 400 cm⁻¹，確保覆蓋雙鍵特征峰及加氫后產物的吸收區域（如飽和 C-H 鍵在 2800 - 3000 cm⁻¹）。

分辨率：優于 4 cm⁻¹，以區分 1640 cm⁻¹ 附近的雙鍵伸縮振動峰與 1630 cm⁻¹ 處可能存在的羰基（C=O）干擾峰（若樹脂氧化）。掃描次數：32 - 64 次，累加信號以降低噪聲，提高信噪比。

三、殘余雙鍵的特征峰識別與干擾排除

1. 主要特征峰解析

1640 cm⁻¹ 附近：為烯基（-CH=CH₂）或反式雙鍵（trans-C=C）的伸縮振動峰，強度與殘余雙鍵濃度正相關。若加氫完全，該峰應顯著減弱或消失。

965 cm⁻¹：反式雙鍵的面外彎曲振動特征峰，峰形尖銳，是定量分析的優選峰（受其他官能團干擾較少）。

910 cm⁻¹：順式雙鍵（cis-C=C）的面外彎曲振動峰，若樹脂中存在順式結構，此處會出現吸收峰，但加氫過程中順式雙鍵更易被還原，故該峰強度通常低于反式峰。

2. 干擾峰排除技巧

羰基（C=O）干擾：若樹脂儲存不當發生氧化，1710 - 1730 cm⁻¹ 處會出現羰基峰，可能與雙鍵峰（1640 cm⁻¹）部分重疊。此時需對比 1640 cm⁻¹ 峰在扣除背景后的二階導數譜圖，消除寬峰干擾。

芳香環雙鍵（C=C aromatic）：石油樹脂中若含苯環結構，1600 cm⁻¹、1580 cm⁻¹ 和 1500 cm⁻¹ 處會出現芳香環骨架振動峰，需與烯基雙鍵峰（1640 cm⁻¹）區分 —— 芳香環峰強度較低且呈多重峰，而烯基峰為單峰且位置更偏高頻。

四、定量分析方法：峰面積法與內標校正

相對定量：峰面積比值法

選擇965 cm⁻¹（反式雙鍵面外彎曲振動） 作為分析峰，以2920 cm⁻¹（飽和 C-H 伸縮振動） 作為內標峰（加氫后飽和烴的特征峰，強度穩定）。

其中 K 為校正因子（通過已知雙鍵含量的標準樣品標定）。該方法適用于同類型樹脂的相對比較，但需確保樣品制樣厚度一致。

絕對定量：標準曲線法

制備一系列已知殘余雙鍵含量的加氫石油樹脂標準樣品，按相同制樣方法測定紅外光譜，以965cm⁻¹峰面積對雙鍵含量（mmol/g）繪制標準曲線。實測樣品通過曲線插值計算絕對含量，誤差可控制在±5%以內。

五、注意事項與數據驗證

樣品均勻性：固態樹脂需充分研磨，避免顆粒大小不均導致的光散射誤差；液態樣品涂膜厚度應控制在 5 - 10 μm，可通過稱量窗片前后質量差估算（1 cm×1 cm 窗片涂 1 mg 樹脂約形成 8 μm 膜）。

背景校正：每次測試前需掃描空 KBr 片或窗片作為背景，扣除空氣中的 CO₂（2350 cm⁻¹）和水蒸氣（3400 cm⁻¹、1640 cm⁻¹）吸收峰。

聯用技術驗證：若對紅外定量結果存疑，可結合核磁共振（NMR）或氣相色譜（GC）分析 ——NMR 中烯氫在 5.0 - 5.8 ppm 的信號強度與雙鍵含量線性相關，而 GC 可通過裂解產物中烯烴的含量反推殘余雙鍵。

六、典型案例：加氫程度與光譜特征的關聯

完全加氫樹脂：1640 cm⁻¹ 和 965 cm⁻¹ 峰基本消失，僅保留飽和烴的吸收峰（2850 - 2950 cm⁻¹），此時殘余雙鍵含量＜0.1 mmol/g。

部分加氫樹脂：1640 cm⁻¹ 峰強度降低但未完全消失，965 cm⁻¹ 峰明顯，通過峰面積計算可得雙鍵含量約 0.5 - 2.0 mmol/g，適用于對耐候性要求中等的膠粘劑領域。

未加氫樹脂：1640 cm⁻¹ 和 965 cm⁻¹ 峰強且尖銳，雙鍵含量＞5.0 mmol/g，易在光照下氧化變色，僅適用于對耐候性無要求的低端涂料。

利用紅外光譜鑒別加氫石油樹脂中的殘余雙鍵，需重點關注 1640 cm⁻¹（伸縮振動）和 965 cm⁻¹（面外彎曲振動）的特征峰，通過優化制樣方法、排除干擾峰，并結合內標校正的定量模型，可實現雙鍵含量的快速分析。該技術為加氫工藝優化（如催化劑用量、反應溫度調控）和產品質量控制提供了直觀的光譜依據。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://www.hartraders.com/