包装材料中聚合物层检测方案(红外光谱仪)

Agilent 8700 LDIR激光红外成像系统分析多层包装材料 前言 多层薄膜包装材料无论在结构还是化学方面都是一种复杂的系统。尽管这些材料的厚度只有几百微米，但它们包含许多不同的聚合物层，每一层都具有特定功能。依靠每层特定的化学性质和厚度，可以提供机械强度、控制渗透性或环境保护。多层包装中的任何缺陷或厚度误差都可能产生毁灭性的影响，造成产品损坏并给消费者带来风险。因此，在开发多层包装以及对多层包装进行故障排除时，对每一层进行成像并在微米水平精确测量层的厚度至关重要。 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统是一种先进的化学成像系统，它可以进行化学鉴定并以高空间分辨率实现聚合物层的化学成像。凭借直观的Agilent Clarity 软件的先进可视化功能， Agilent 8700 LDIR 为包装材料研究提供了一种快速、有效的工作流程。此工作流程提供了质量保证、故障分析或逆向工程中关键问题的答案。 - Agilent Clarity 软件提供从放置样品到自动运行的直观的自动化工作流程 -采用安捷伦样品支架可在5分钟内完成样品的前处理 -通过高放大倍率可见光显微镜可以概览多层薄膜材料结构，空间分辨率高达1pm 不在样品与自动衰减全反射 (ATR) 采样头接触期间进行实时成像反馈，确保最佳接触和高品质的谱图及成像-直观、无缝的 ATR 拼接具有卓越的可见红外对齐、自动贴近和释放以及背景处理功能 -单点扫描可精确定位到某一层或缺陷的中心，收集最纯的谱图 明亮的激光光源和快速扫描光学元件可实现快速谱图采集和成像 一E图像生成和层鉴定无需具备大量化学计量学知识 使用8700 LDIR 分析的材料之一是层薄低至3 um 的多层食品包装材料。 使用安捷伦薄膜材料支架和切片机(一种切片设备)进行样品前处理。利用这些工具，无需掌握专业技能即可快速实现样品前处理。薄膜材料直接插入材料支架的夹具中。然后，对材料和夹具进行切片以形成平整表面。此设计可确保在切片和成像过程中材料得到完美支撑，薄膜材料不会出现弯曲、折叠或分裂现象。整个过程仅需几分钟，比需要若干小时的传统树脂包埋和抛光过程快得多。 样品前处理结束后，使用 LDIR 系统中的高放大倍率可见光摄像头获取层压材料结构概况，观察多层结构(图1)。总样品厚度为 117 pm. 图1.处于样品支架的支持性塑料材料(白色)之间的多层膜材料的高分辨率可视图像(红色) 之后，使用 ATR 采集层压材料层的红外谱图，显示高空间分辨率的分布图。软件对用户选定的任意目标区域执行自动化ATR 接触。实时成像反馈显示样品接触初始时刻的对比度变化(图2)。 图2.(左)多层膜材料可视图像分析选定的 ATR 观察视野(80×80pm)。(右)接触样品之后的实时ATR 图像 当 ATR样样品完全接触后，仅需双击即可在5秒钟之内获取纯净光谱图(图3，左)。自动谱库搜索鉴定聚合物层为聚酰胺。 图3.(左)双击目标点之后的光谱预览。(右)展示选定用于成像的峰 最后，为了实现 ATR 观察视野内(80×80 pm)所有层的化学官能团分布可视化，对光谱的主要峰位(图3，右)进行成像(图4，左)，所需时间不超过14秒，像素分辨率为0.2 pm。这一直观过程后，使用多峰分析功能实现所有材料层的红外化学可视化，该功能把每个材料层的不同谱带(图4，右)的化学成像结合在一起。软件中的直尺工具用于测量每一层的厚度。 图4.(左)聚酰胺谱带分布。(右)多层膜材料样品的多峰分析。各层分别鉴定为聚乙烯(绿色)、聚酰胺(青色)、聚丙烯(紫色)、聚氨酯(粉色)和聚(乙烯)乙烯醇(左边两个青色层之间) 图5.(上) LDIR 多峰分析显示多层膜材料样品的化学层。(中)多层膜材料样品的高放大倍率可视图像。(下)聚合物层的化学归属为聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚(乙烯-乙烯醇) (P(EVOH))、聚丙烯 (PP)和聚氨酯(PU)。观测到最薄层的厚度仅为2.6pm 其次，多层膜材料可视图像右侧的层全部为相同的聚丙烯聚合物，唯一不同的是添加了红色染料(图5)。仅凭目视检查无法确定样品的组成。 使用 Agilent 8700 LDIR 进行多层膜材料分析的第二个示例中(图6)，在230 pm 的总厚度内鉴定出6个不同的层。一个三点接触 ATR 马赛克图像可跨越整个样品宽度。 ATR 可无缝、自动地与目标区域接触。再次注意， 可视图像与化学图像完美对齐。 在多层膜材料中观察到4个纯聚合物层和1个混合聚合物层(图5)。根据混合物分析的搜索匹配结果，混合谱图包括聚酰胺和聚(乙烯)乙烯醇(EVOH)。通过拼接2个 ATR 图像对完整宽度的多层膜材料进行成像和分类(图5)。红外图像中的层与可视图像中的层完美对齐。以粉红色突出显示的聚氨酯薄层的厚度仅为2.6 pm，只能通过高分辨率 LDIR 进行测量和鉴定。 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像的优点是，它可以揭示所有层的化学性质，且具有衍射允许的最高空间分辨率。此食品包装多层膜材料化学成像示例中，我们需要注意两点。首先，以上示例表明，在显微镜可视成像中显示为单层(图5，左侧中间的高倍放大图像)的结构实际为三层。 图6.(上)使用多峰分析多层膜材料样品获得的 LDIR化学成像可显示不同的层和厚度。(中)多层膜材料的高放大倍率可见光图像。(下)各个层分别为：聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)和乙烯-乙烯醇(EVOH) 结论 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统可发现并鉴定多层膜材料样品的所有层。以上示例表明，8700 LDIR 可识别出厚度小于3 um 的层。安捷伦推出的易用型样品前处理方案使得用户可以专注于材料的化学性质研究，而不必掌握专业的样品前处理知识。直观的工作流程可实现对各材料层的实时化学研究。同样， ATR 拼接通过完美的可见红外对齐、自动靠近和释放以及背景数据收集实现了无缝处理。 Agilent 8700 LDIR激光红外成像系统为用户提供了一种强大的包装材料分析工具，该工具具有无与伦比的速度、优异的谱图质量和空间分辨率，，可提供质量保证、故障分析和逆向工程应用中所需的答案。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线：800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com/chem/8700-ldir仅限研究使用。不可用于诊断目的。 本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2018 5994-0312ZHCN · Agilent，中国出版Trusted Answers 前言多层薄膜包装材料无论在结构还是化学方面都是一种复杂的系统。尽管这些材料的厚度只有几百微米，但它们包含许多不同的聚合物层，每一层都具有特定功能。依靠每层特定的化学性质和厚度，可以提供机械强度、控制渗透性或环境保护。多层包装中的任何缺陷或厚度误差都可能产生毁灭性的影响，造成产品损坏并给消费者带来风险。因此，在开发多层包装以及对多层包装进行故障排除时，对每一层进行成像并在微米水平精确测量层的厚度至关重要。Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统是一种先进的化学成像系统，它可以进行化学鉴定并以高空间分辨率实现聚合物层的化学成像。凭借直观的 Agilent Clarity 软件的先进可视化功能，Agilent 8700 LDIR 为包装材料研究提供了一种快速、有效的工作流程。此工作流程提供了质量保证、故障分析或逆向工程中关键问题的答案。Agilent 8700 LDIR 用于多层材料分析的主要优势和特点– Agilent Clarity 软件提供从放置样品到自动运行的直观的自动化工作流程– 采用安捷伦样品支架可在 5 分钟内完成样品的前处理– 通过高放大倍率可见光显微镜可以概览多层薄膜材料结构，空间分辨率高达 1 μm– 在样品与自动衰减全反射 (ATR) 采样头接触期间进行实时成像反馈，确保最佳接触和高品质的谱图及成像– 直观、无缝的 ATR 拼接具有卓越的可见红外对齐、自动贴近和释放以及背景处理功能– 单点扫描可精确定位到某一层或缺陷的中心，收集最纯的谱图– 明亮的激光光源和快速扫描光学元件可实现快速谱图采集和成像– 图像生成和层鉴定无需具备大量化学计量学知识结论Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统可发现并鉴定多层膜材料样品的所有层。以上示例表明，8700 LDIR 可识别出厚度小于 3 μm 的层。安捷伦推出的易用型样品前处理方案使得用户可以专注于材料的化学性质研究，而不必掌握专业的样品前处理知识。直观的工作流程可实现对各材料层的实时化学研究。同样，ATR 拼接通过完美的可见红外对齐、自动靠近和释放以及背景数据收集实现了无缝处理。Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统为用户提供了一种强大的包装材料分析工具，该工具具有无与伦比的速度、优异的谱图质量和空间分辨率，可提供质量保证、故障分析和逆向工程应用中所需的答案。