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NIR近红外光谱仪是包装材料失效分析的好帮手

发布时间:2017-05-24      点击次数:353
通常而言,包装材料的作用是防止内部成分与外界的光照、水汽、氧气发生反应。因此包装材料往往由好几层聚合物膜或金属薄片(箔)重叠而成,每层都有特定作用。其余非聚合物膜还包括粘合密封材料或是印刷油墨。此类多层包装材料一旦产生缺陷,将加速包装内的成分腐化降解,进而失效。
NIR近红外光谱仪是分析上述多层膜的失效,以及运用反向工程技术的*方法。红外谱图不仅提供各层膜的化学信息,还可用于检测其中未知污染物的存在。
实验中所使用的NIR近红外光谱仪是一台具有高度自动化和舒适操作界面的集成光谱仪。内置自动化光衰减全反射(ATR)晶体,可自动、完整地测定样品的成分和背景。为了探究样品中的未知成分,检测人员还使用了红外光谱仪的自动寻峰和综合分析功能,对测得数据进行单变量或多变量分析,据此结果得到相应谱图。
NIR近红外光谱仪分析了透明包装袋内的缺陷,选择可能发生缺陷的区域进行测定,见图1(a)。使用ATR模式进行自动化数据采集。采集时间为20s,光谱分辨率为4cm^-1。搜索ATR COMPLETE数据库后,检测人员认为,该薄膜材料为聚偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物,如图1(b)所示。红色标注区域为缺陷点,该处的谱图除了具有原始薄膜的谱特征外,附加谱带也尤为明显。自动寻峰功能可将谱图中原始薄膜的谱线扣除,直接得到未知成分的谱线。假定该操作可靠,红色标注区域处的未知成分为聚酰氨树脂,见图1(c)。再次扣去红色谱图后可发现,粉色点处还存在第二种污染物——聚乙烯,见图1(d)。
图1(a):薄膜缺陷的显微图像。彩色点表示测量位置。
图1(b):绿色和蓝色谱线分别表示:测得薄膜的红外光谱图、聚偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物标准红外谱图。红色、粉色谱图表示测得缺陷红外谱图。
图1(c):蓝色谱线表示:聚酰氨树脂标准红外谱图。红色谱线表示:测得的薄膜谱图减去聚偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物后所得的红外谱图。
图1(d):蓝色、橙色、粉色谱线分别表示:聚偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物标准红外谱图、聚乙烯标准红外谱图、测得原始薄膜红外谱图。
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