一种热塑性塑料红外光谱测试样品制备方法

一种热塑性塑料红外光谱测试样品制备方法
余文玲;管鸿才
【摘要】A new method for preparation of samples of thermoplastic used for IR-spectrometric analysis was proposed in this paper. Sample of thermoplactic was heated on the flat surface of a scraper over an alcohol burner until it was softened in a molten state. The sample was then placed on a plateform （made of marble, granite or glass）, and pressed with the scraper in an incline position keeping the end of the scraper to have an acute angle with the plateform and to leave a slit between the scraper edge and the plateform surface, and moved quickly backward with the scraper handle. Thus a thin piece of the thermoplastic sample, having its thickness to be equal to the width of slit approximately, was obtained and to be used for IRS analysis. By varying the slit width, sample of various thickness could be prepared. As shown by experimental results, this new method of sample preparation for the thermoplastic was feasible to be used in substitution for the conventional methods of sample preparation.%提出了一种红外光谱分析用的热塑性塑料的制样新方法。

将所检测的热塑性塑料样品置于制样专用的金属刮刀的平面上，用酒精灯加热至塑料软化呈熔化状态，将软化的样品转移至一平台上（此平台可用大理石、花岗岩或玻璃制成），将刮刀以倾斜状态压在样品上面，使刮刀的顶边与平台表面两者之间保持锐角状态，留出一定宽度的狭缝。

在此条件下，持手柄将刮刀迅速向后压拉，于是在平台表面留下一片厚度约与狭缝宽度相当的样块。

改变狭缝的宽度可制得不同厚度的样块。

试验数据表明：所提出的方法可替代常用的制样方法，应用于热塑性塑料的制样。

【期刊名称】《理化检验-化学分册》
【年(卷),期】2011(047)010
【总页数】3页(P1208-1210)
【关键词】制样新方法;热塑性塑料;红外光谱法
【作者】余文玲;管鸿才
【作者单位】温州市工业科学研究院分析测试中心,温州325028;温州市工业科学
研究院分析测试中心,温州325028
【正文语种】中文
【中图分类】O657.33
用于红外光谱分析的热塑性塑料试样制备的常见方法有溴化钾压片法、热压成膜法、溶液铸膜法和热裂解法等。

由于在试样制备过程中发现这些方法存在诸多不足之处，比如小块状塑料试样用溴化钾压片法制备较困难，在南方易受环境湿度影响；购置压片机的热压附件增大实验室的试验成本；热压成膜法操作繁琐，往往需要经过多次的试样制备才能得到合适试样；溶液铸膜法所用有机溶剂对人体有害，热裂解法试样制备过程中会释放有害气体，对人体健康危害。

经多年实验室工作积累，根据热塑性塑料具有受热熔融、单元结构分子多数以线形结构排序、以及受热试样在外部作用力的引导下可以发生定向有序地移动等特性，具备可制备成薄膜的条件，研究了一种热塑性高分子材料试样制备方法——刮蹭法。

本方法只需一光滑洁净的平面（如大理石、花岗岩或玻璃等）和一根金属刮铲，可就地取材长期使用。

用酒精灯加热即可，除短暂的加热消耗少许酒精外，没有其他的材料消耗，样品制备成本低廉；而其他方法如溴化钾压片法会消耗溴化钾晶体；
溶液铸膜法会消耗有机溶剂；热裂解法使用试管及氯化钠盐片等易耗品。

Nicolet 380型傅里叶变换红外光谱仪，配DTGS检测器。

KR－01牌号丁二烯－苯乙烯共聚物（K树脂），Evaflex 40牌号乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA），Grilamid TR 90牌号透明尼龙。

将K树脂样品置于一金属刮铲上，通过酒精灯加热金属刮铲间接加热样品，当样品被加热至呈熔融状态时，刮铲携此熔融态样品于一固定的平板上，将刮铲平面与平板呈锐角状，靠近平板的刮铲边沿与平板留有一线形狭缝H，夹容于刮铲与平板间的熔融态样品，被手持移动的刮铲并快速移动便刮蹭出厚度等同于线形狭缝H尺寸的薄膜状试样。

当移动刮铲同时变换微调狭缝H尺寸大小，便可制备出不同厚度的试样。

将制备好的试样用Nicolet 380FT－IR红外光谱仪在400～4 000cm－1范围内扫描，分辨率为4，扫描次数为32次，增益为1，扫描速率为0.632 9cm·s－1，记录红外光谱图。

K树脂样品分别采用溴化钾压片法、溶液铸膜法及刮蹭法等3种方法制备后测得红外光谱图见图2，通过计算机检索发现这3张光谱图与K树脂红外光谱标准图几乎完全一致，它们分别在1 601，1 494，966，757，697cm－1等位置出现表征含有苯乙烯与丁二烯官能团的特征吸收谱带，所以刮蹭法与其他方法制备的样品都能得出材质鉴定的准确结论。

通过在不同湿度条件下制备EVA塑料样品，并进行红外光谱扫描见图3。

由图3可以看出：无论是特征峰位置还是光谱形态都基本一致，所以表明刮蹭法对测试结果是稳定的。

因环境湿度对溴化钾压片法影响较大，受潮后的样品在3 400，1 630cm－1处产生宽峰，由于－NH与－OH在这些位置有吸收，另外1 630cm－1附近还有部分酰胺Ⅰ的吸收，所以会影响对这类官能团的判断，此外受潮样品还会影响制样成功
率。

而使用刮蹭法即使在很潮湿的情况下，由于热塑性塑料自身吸湿率极低，另外样品在加热熔融过程中，少量吸附在材质表面的水分还会受热蒸发，所以刮蹭法制备的样品不受潮湿环境影响。

由于不同材质样品其红外光谱吸光系数不一致，其测试厚度要求也不同，用常规的试验方法制备样品，往往需要多次制备方能制得厚度适中的试样，而刮蹭法可通过变换狭缝尺寸，一次操作即可制备出不同厚度的试样。

图4是Grilamid TR90牌
号透明尼龙样品通过刮蹭法制备后测得红外光谱图，图中1，2，3，4分别是在同一张薄膜试样上不同测试点所得红外光谱图，随着1，2，3，4点测试厚度的增大，光谱最大吸收峰逐渐向0轴靠近，直至出现满峰，从图上看，试验发现第二个点
符合红外光谱定性分析的要求。

按试验方法对无增强剂的热塑性塑料和有增强剂的增强塑料进行试验，结果见表1。

由表1可知：刮蹭法可以用于一般类型的热塑性塑料样品制备，除极个别增强剂
含量过高的塑料样品可能会影响本法制样成功外，无论从经济还是从试验耗时考虑，刮蹭法都可作为热塑性塑料样品制备的一种通用方法。

根据刮蹭法具有的优点，在进行红外光谱定性分析时，可以作为热塑性塑料通用的样品制备方法。

【相关文献】
［1］董庆年.红外光谱法［M］.北京：化学工业出版社，1979：57－58.
［2］翁诗甫.傅立叶变换红外光谱仪［M］.北京.化学工业出版社，2005：84－85.
［3］王正熙.聚合物红外光谱法分析和鉴定［M］.成都：四川大学出版社，1989：40－42.
［4］董炎明.高分子材料实用剖析技术［M］.北京：中国石化出版社，1997：154－156.
［5］余文玲，管鸿才.一种热塑性塑料样品制备方法：发明专利中国，CN200610096685.X ［P］.2008－4－16.。