化学化工论坛
blog.polymer.cn
  • 主题:

  • [原创]红外光谱技术在塑料剖析中的应用

进入用户个人空间
  • shanghaitongce
  • 称号:童生 
  • 等级:
  • 问题分数:0
  • 回复次数:0
  • 发表于:2011-02-24 10:55:05

塑料由于其抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应,耐用、防水、质轻,容易被塑制成不同形状且制造成本低等优点,在日常生活中得到了广泛的应用。在使用塑料工程中,人们遇到需要剖析鉴别未知塑料的种类和具体分子结构式。红外光谱技术以其特征性好、样品量少、适用范围广等特点,成为塑料剖析的重要技术手段。

1、样品预处理

我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等,才能成为性能良好的塑料。

这些物质对塑料中主要组分的剖析鉴别有严重的干扰,影响到剖析鉴别结果的准确性。要对塑料中的主要组分(高分子聚合物)做准确的剖析鉴别,塑料试样分离和纯化是不可避免的工作,这样也确保红外光谱技术对塑料的鉴别剖析的准确性。

首先,应将塑料样粉碎,根据塑料的不同特性,可采用研磨,破碎等方法。注意在塑料样品粉碎过程,温度不能过高,以防止塑料中某些组分发生变化。塑料的基本分离方法有3种:最常用的是用溶剂和沉淀剂进行溶解一沉淀分离,另一种用溶剂对试样进行加热回流萃取,第三种是真空蒸馏(此方法不常用,)。

2、塑料的红外光谱分析制样技术

在红外光谱测定中,想要得到一张好的谱图,制样技术是关键。关键是使试样有适当的厚度和浓度,从而使光谱图的谱带强度正好合适。塑料红外光谱分析制样的具体方法,可根据塑料样品特性来选择。如对于沸点高、粘度大的塑料样品在氯化钠和溴化钾晶片上直接涂复即可。对于可溶解于一定溶剂的塑料样品,可采用溶液铸膜法,不过要彻底除去残余溶剂,防止干扰。热塑性塑料样品,可用热压成膜法,粉末状塑料样品可采用溴化钾压片法,而那些不溶不熔的交联塑料样品则需要采用化学降解或裂解法,通过红外光谱分析碎片产物来反推塑料结构。

3塑料的红外光谱分析测定

将已经过红外制样技术制备的塑料样品,使用红外光谱仪,根据塑料具体特性,确定红外光谱检测技术。常用红外光谱检测技术如:透射法,特殊红外光谱检测技术如能直接测试塑料表面组成的衰减全反射法,适于微量细小塑料样品的红外显微技术以及漫反射技术,红外光声光谱、偏振红外光谱等进行红外测定,绘制红外谱图。红外光谱仪现在常用的是色散型红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪两种。

4红外光谱的解析及定性

将已经上述步骤所制得的红外光谱图进行解析。通过谱图的解析能确定塑料的种类和结构式,从而完成对塑料的鉴别剖析工作。所以红外光谱图的解析工作是整个塑料剖析工作的关键。红外光谱图常用的解析方法有以下两大类:

(1)根据红外光谱带特征判定法,其判定法具体可分为:①否定法:如果已知某波数区的谱带对于某个官能团是特征的,那么,当这个波数区没有出现,就可以判断这个光谱图中不存在这个官能团,通过相关官能团逐个排除的方式来确定塑料的主要官能团,推断塑料的结构式;②肯定法:如果不能直接辨认出一张未知塑料的光谱图,则必须对它进行详细的分析。分析光谱图时,应从谱图的主要吸收谱带开始,因为它往往对应着塑料的主要官能团,以确定塑料的结构式。

(2)计算机检索标准谱图判定法,这种方法主要是依靠红外光谱计算机检索技术,对未知塑料红外光谱图与预先存储的红外光谱数据库的标准谱图,进行对比和匹配,从红外光谱数据库的标准谱图中筛选出与未知塑料红外光谱图匹配度较高的谱图,确定塑料的种类和分子结构式。一些国际知名分析仪器公司生产的红外光谱仪,都随仪器附带自行开发的红外光谱检索系统,如日本岛津公司IRP脚IG鲁克公司IRTENSOR一27等。红外光谱数的标准谱图有专门的机构制作,标准谱图库供各类红外光谱检索系统使用,如SATLER谱库、sig-ma生物化学谱库、固相药物FT—IR谱库等。近年来,一些国际知名分析仪器公司开始自行开发标准谱图库与自行开发的红外光谱检索系统配套使用。

可以通过红外光谱分析技术能够快速、灵敏、高效地完成对塑料等材料进行鉴别剖析工作。另外,可以用红外光谱仪与气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、薄层色谱(TLC)等仪器联用,能够充挥各种仪器的性能,弥补各自的不足,使复杂未知塑料剖析水平得到提高。