Экспертные исследования сополимеров этилена методом ИК-спектроскопии с использованием хемометрических

Abstract

Статья посвящена разработке методики по разделению полиэтиленов низкой плотности, линейных полиэтиленов низкой плотности, массовая доля олефинового звена у которых составляет не более 5 %, сополимеров этилена с альфа-олефинами с массовой долей последних более 5 %, но менее 50 %, а также определению вида альфа-олефинового звена и его содержания в данных товарах. В связи с тем, что существующая методика по определению вида олефинового звена и его содержания не всегда позволяет определить вид, количество сомономерного олефинового звена спектроскопическим методом в сополимерах этилена, то приходится исследовать такие товары на ЯМР – спектрометрах, дорогостоящих приборах, исследования на которых являются трудоемкими и занимают достаточно много времени. Для сокращения сроков проведения таможенных экспертиз, позволяющих проверить достоверность декларирования полимеров этилена, была разработана методика, позволяющая разделять полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) (сополимеры этилена с бутеном, гексеном, октеном с массовой долей олефина менее 5 %), сополимеры этилена с пропиленом, сополимеры этилена с пропиленом и диеном (EPDM), сополимеры этилена с олефинами: бутеном, гексеном, октеном с массовой долей последних более 5 %, но менее 50 %, а также определять вид олефинового звена и его содержание в данных сополимерах, в основу которой легло сочетание методов инфракрасной спектроскопии и хемометрики. Сущность данной методики заключается в возможности обработки полученных спектральных данных с использованием хемометрических алгоритмов: независимого моделирования классов, дискриминантного анализа проекций на латентные структуры, дискриминантного анализа с помощью регрессии на латентные структуры.

The article is devoted to the development of a technique for separation of low-density polyethylene, linear low-density polyethylene with the mass fraction of olefin link not exceeding 5 %, copolymers of ethylene with alpha-olefins containing more than 5 % but less than 50 % of the latter, as well as determining type of the alpha-olefin unit and its content in these products. Since the existing technique for determining type of the olefin unit and its content does not always allow determining the type and amount of the co-monomer olefin unit in ethylene copolymers using the spectroscopy method, it is necessary to analyze such products on NMR spectrometers, expensive instruments, measurements on which are laborious and take considerable time. A technique based on a combination of infrared spectroscopy and chemometrics was developed in order to reduce the time for customs examinations for verifying reliability of the declaration of ethylene polymers. This technique allows separating low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE) (copolymers of ethylene with butene, hexene, octene with the mass fraction of olefin below 5 %), copolymers of ethylene with propylene, copolymers of ethylene with propylene and diene (EPDM), copolymers of ethylene with olefins: butene, hexene, octene with the mass fraction of the latter above 5 %, but below 50 %, as well as to determine type of the olefin unit and its content in these copolymers. The essence of this technique lies in the possibility of processing the obtained spectral data using chemometric algorithms: independent modeling of classes, discriminant analysis of projections on latent structures, discriminant analysis using regression on latent structures.