塑料水杯的傅立葉紅外光譜（ATR）法鑒別
時間：2022-05-11瀏覽次數(shù)：68次
博精科技:塑料水杯的傅立葉紅外光譜（ATR）法鑒別，日常生活中，各種塑料水杯的材質(zhì)人們僅從外觀上很難進行鑒別。本文研究試驗采用傅立葉紅外光譜(ATR)法對兩件塑料水杯樣品材質(zhì)進行鑒定。通過傅立葉變換紅外光譜儀采集塑料水杯樣品的紅外特征譜圖，根據(jù)樣品紅外光譜圖中特征峰出現(xiàn)的位置鑒別出塑料水杯樣品的材質(zhì)，對塑料水杯進行材質(zhì)定性，該方法具有干擾小、特征性好、分析時間短、所用試樣量少、污染小等優(yōu)點。
人們天天都必須飲水，飲水自然離不開水杯。人們在重視水質(zhì)的同時，對飲水工具也給予了很多關注[1]。現(xiàn)在塑料水杯是我們生活中很常見的一種容器，因其多變的造型、鮮艷的顏色、不怕摔打的特性，受到了許多人特別是兒童和青少年的喜愛，是一種比較時尚、不易摔壞、攜帶方便的杯具。常見的塑料水杯材質(zhì)有聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）等幾種。塑料本身是無毒的，它對食品的污染主要來源于其殘留的催化劑、單體和添加劑[2]。有研究表明，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）這種容器長時間使用可能會釋放出致癌物鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），對人體具有毒性傷害，其他某些材質(zhì)的塑料杯裝熱水或開水時有毒的化學物質(zhì)也很容易析入水中。專家提醒除了PP制品可以作為日常飲用水容器外，其他材質(zhì)都不是十分安全的。
1 實驗部分
1.1 實驗儀器設備
傅立葉紅外光譜（FTIR）儀、水平ATR附件。
1.2 實驗樣品
兩件塑料水杯樣品。
1.3 實驗目的
鑒別兩件塑料水杯樣品的材質(zhì)（1號、2號）。
1.4 實驗方法
(1)儀器實驗參數(shù)的設定：設定掃描范圍為4000～650 cm-1，設定掃描次數(shù)為32次，設定分辨率為4cm-1，然后掃描背景光譜。
(2)從塑料水杯上刮下一小薄片置于水平ATR附件的鍺晶體表面上，大小蓋住鍺晶體（直徑約2 mm）即可，壓頭壓平。
(3)每件樣品掃描約1min，采集兩件塑料水杯樣品的紅外光譜譜圖，如圖1、圖2所示。
(4)進行樣品紅外光譜譜圖的處理。
圖1 1號塑料水杯紅外譜圖
Fig.1 Infrared spectrogram of plastic cup No.1
圖2 2號塑料水杯紅外譜圖
Fig.2 Infrared spectrogram of plastic cup No.2
2 結果分析
由圖3可得，PET的紅外標準譜圖的特征峰出現(xiàn)在1715、1504、1453、1408、1339、1241、1102、1015、723 cm-1等波數(shù)附近。由于和苯環(huán)直接相連[4]，受苯環(huán)誘導效應的影響吸收峰產(chǎn)生紅移，C=O伸縮振動峰漂移到1715cm-1附近波數(shù)處；1504、1453、1408 cm-1等波數(shù)處是苯環(huán)的骨架振動吸收峰；在1102cm-1和1241cm-1處強度相似的兩個強峰是C-O-C伸縮振動，它們可共同表明酯類的存在。受到羰基基團的影響[5]，苯環(huán)上C-H搖擺振動吸收峰漂移到723cm-1處。
圖3 PET紅外標準譜圖（出自設備譜圖庫）
Fig.3 Infrared standard spectrogram of PET(From equipment spectrogram library)
由圖4可得，PP的紅外標準譜圖的特征峰出現(xiàn)在2952、2869、1459、1377、1165、970、718 cm-1等波數(shù)附近[6]。PP屬于飽和聚烴類，CH3和CH的伸縮振動與CH2的伸縮振動疊加在一起，在3000～2800 cm-1區(qū)域有極強的吸收譜帶。甲基的吸收峰出現(xiàn)在2952、2869、1377 cm-1等處；亞甲基的扭曲變形振動與甲基的扭曲變形振動吸收峰相互重疊，這個特征峰輕微漂移到了1459cm-1處[7]。由于每兩個碳就有一個甲基支鏈，因此除了1459cm-1 CH2的彎曲振動外，還有在1377cm-1處很強的甲基彎曲振動譜帶。718cm-1附近處有一中等強度的譜帶，它源于[CH2]n(n≥3）搖擺振動的吸收。PP紅外譜圖的另一個重要特點是在1165cm-1和970 cm-1處有[CH2CH(CH3)]n的特征峰。
圖4 PP紅外標準譜圖（出自設備譜圖庫）
Fig.4 Infrared standard spectrogram of PP(From equipment spectrogram library)
觀察紅外光譜圖特征峰出現(xiàn)的位置，對比紅外光譜圖（圖1～圖4）。可見，圖1與圖4、圖2與圖3特征譜峰出現(xiàn)的位置整體上基本相符，均只存在位置微小的偏移。分析得出結論，圖1與圖4是同一種材質(zhì)，即1號樣品應為聚丙烯（PP）；圖2與圖3是同一種材質(zhì)，即2號樣品應為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
3 結論
從本試驗中得出使用傅立葉紅外光譜(ATR)法定性鑒定塑料水杯材質(zhì)，具有特征性好、分析時間短、所用試樣量少、污染小、干擾小等優(yōu)點，能快速準確地鑒別出塑料水杯的材質(zhì)，對加強塑料水杯的質(zhì)量監(jiān)督及市場調(diào)研能力有一定的實用價值。
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