Determinazione del doppio legame libero del monomero di Etilene Propilene Diene
In questo articolo affronteremo la quantificazione di un monomero all’interno di un copolimero.
Gomma Etilene Propilene Diene (EPDM)
Il monomero di etilene propilene diene (EPDM) è una gomma terpolimerica sintetica preparata da monomeri di etilene, propilene e dieni non coniugati che vengono incorporati nella catena polimerica per consentire la reticolazione tramite vulcanizzazione. Dopo la polimerizzazione e la purificazione, potrebbe verificarsi che il diene monomero libero resti nel copolimero. La determinazione e la quantificazione di questo monomero influiscono sul processo di vulcanizzazione e, con esso, sulle proprietà del materiale.
Determinazione e quantificazione del monomero
Lo spettro 1H NMR del polimero (Figura 1) mostra nella regione alifatica i segnali di etilene e propilene con un rapporto n / m = DPPropilene / DPEthylene = 0,87 (calcolo in Figura 1). Ingrandendo un fattore di circa 200, è possibile osservare i segnali allilici.
Per assegnare la regione allile è stato applicato un filtro di diffusione sul campione EPDM. In questo modo rimangono solo i segnali delle macromolecole con piccoli coefficienti di diffusione (Figura 2b). Confrontando gli spettri con la Figura 2a senza filtro di diffusione, i segnali allilici di EPDM potrebbero essere facilmente assegnati (segnale s3 in Figura 2). Per assegnare correttamente i segnali allilici delle piccole molecole, è stato aggiunto iodio bromuro (IBr) alla soluzione polimerica. Questo reagente reagisce in modo molto specifico con doppi legami. Dal confronto degli spettri 1H NMR prima dell’aggiunta di IBr (Figura 2a) e dopo l’aggiunta (Figura 2c) è possibile assegnare in modo univoco i segnali allilici. (Figura 2, segnali S1, S2, S3). La quantificazione dei protoni allilici liberi rispetto a quelli legati viene quindi eseguita facilmente integrando i tre segnali S1, S2 e S3 e calcolando il rapporto tra S1+S2 e S3. Nel nostro caso abbiamo ottenuto un valore del 17% di doppio legame libero rispetto al contenuto totale di doppio legame nel campione. Questo calcolo presume che ogni segnale conti per un singolo 1H.
Inoltre, è possibile determinare la quantità di diene nel polimero, ~ 0,02%, che viene determinata confrontando il segnale integrale del diene a 4,7 ppm con i segnali dell’etilene e del propilene.
Utilizzo dello Spettrometro NMR
Da questi risultati possiamo concludere che, con l’aiuto di un filtro di diffusione, è possibile identificare il segnale di doppi legami dall’EPDM e dal diene libero utilizzando un NMR da banco. Lo Spettrometro Spinsolve di Magritek offre molte possibilità analitiche e permette di ampliare l’utilizzo della tecnica NMR all’analisi di routine in quanto permette di lavorare direttamente in laboratorio senza ambienti dedicati. Una volta assegnati i segnali, il contenuto diene libero può essere determinato mediante una semplice integrazione.
Per approfondire le funzionalità dello Spinsolve di Magritek puoi consultare questi articoli:
Determinazione del peso molecolare dei polimeri con NMR da banco
Determinazione della composizione di copolimeri tramite NMR da banco
