聚合物中鉴别分析检测方案(红外光谱仪)

中红外光谱 Quant (定量)20962_CHN_01 PKI 章 采用珀金埃尔默中红外聚合物分简介析系统进行的聚合物鉴别 合成聚合物在当今广泛用于诸如食品、汽车和包装等各种领域。塑料制品的质量取决于生产中所采用 的聚合物或共混聚合物的质量。必须在生产的每个阶段中对这类材料进行鉴别验证和质量测试，以确保仅使用高质量材料。 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱法非常适合对聚合物起始物料和成品进行定性分析、对复杂聚合物混合物中的成分进行量化以及对过程样本进行分析。红外光谱法可靠、快速且具有成本效益。此外，结合聚合物分析套装中所包含的数据分析包，用户能够对特定物料获得有价值的见解。 红外光谱是因为分子振动在红外区域吸收特定波长的光而形成。红外光谱中吸收谱带的位置提供了分子中特定官能团存在或不存在的相关信息。光谱整体形成了一种"指纹"，可用于确定样本的化学组成。两张光谱之间的差异，表明样本是由不同成分组成。 图1显示了多种常见聚合物的红外光谱；聚乙烯、尼龙6/12、聚苯乙烯和聚(四氟乙烯)。这些光谱是采用 PerkinElmerPolymer ID Analyzer 以及通用衰减全反射采样附件(UATR，图2)进行测量。光谱之间明确的差异，能够通过目视检查对不同材料进行辨别。通过进一步解释也可获得结构相关的信息。例如：尼龙6/12在1700cm左右具有窄吸收谱带，表明存在羰基(C=O)。多种算法可进一步用于更为具体的分析，包括成分的定量估算。 数据分析 采集了光谱数据之后，可使用 PerkinElmer's Spectrum10TM软件进行各种光谱分析。Polymer ID分析仪中可用选项包括： Search -用于鉴别由单聚合物组成，但是样本身份未知的样本。 MultiSearchTM -用于估算聚合物混合物中的组成成分。 QuantTM-使用预设计的校准，通过光谱计算成分浓度，确定混合物的成分含量。 Verify-与比较类似，在根据已知身份/质量的光谱确认物料光谱时，如必须考虑批内和/或批间变异时更为高效。 Search (搜索) Search 功能提供了一种简单稳健的方法，使用光谱库来快速鉴别样本。在此，将光谱与身份已知的数据库样本库进行比较，然后生成'目标名单'，显示样本光谱和光谱库中光谱之间的相似度。在样本是单个未知成分的情况中，Search 最为适合。Search 可以使用从小到大的商业库或者用户开发的库。 PerkinElmer FT-IR 聚合物引导库提供有该聚合物补充，包含以下的 ATR 和透射光谱： 聚合物-商用聚合物以及结构定义良好的聚合物，包括样本详细信息。 涂层-包含各种类型的粘合剂、树脂、瓷釉和底漆。 涂料-在历史和现代绘画中使用的材料。. 石油化学产品-大范围的脂肪族、芳香族和环烷化学品及其重要的衍生品。 该库在 Spectrum 10 软件中可简便使用，为简单的聚合物鉴别提供稳健的分析解决方案。另外，使用 ATR 作为采样方法，能够轻易地对形状异常的样本进行分析。 图2. PerkinElmer Polymer ID Analyzer 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪，配有 UATR 采样附件。 ST-Japan 库在数据库中包含10，000 多种常见二元共聚物和三元共聚物的光谱。这使得用户能够对最简单的共聚物和三元共聚物以及均聚物进行定性鉴别。例如，根据 ST-Japan库搜索丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂所获得的结果，如图3中所示。 通过搜索得出的结果，提供从库中得出的最佳目标的描述以及其他特性，其中可能包括物理参数，这取决于相关聚合物表征方式。 MultiSearch 算法提供了一种替代方法，在这种方法中，需要鉴别的样本包含多种组分，并且库中提供有纯组分的光谱。由于该算法通过在样本光谱和库中相关因素线性组合之间形成最佳最小二乘拟合进行工作，因此，该算法在库条目为单一、明显的聚合物或添加剂时效果最好。不建议采用条目可能构成多种类型相同聚合物的大型商业库(例如，来自不同生产商)。该算法常在未知光谱中存在组分为单一明显的库条目时，起到最好的效果。该算法可提供混合物中组分相关浓度的半定量估算。 Compare (比较) Compare 算法能够发现样本光谱和指定参考光谱之间的关联。这是简单确认样本光谱最常用的算法。该算法需要采用含有身份或质量已知样本光谱的库，仅对样本光谱进行分析，来表明与库高度匹配。 在该示例中，将高密度聚乙烯的光谱与参考光谱进行了比较。图4显示了 Spectrum 10 中提供的该材料的结果。 图3.丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂获得的搜索结果。 PerkinElmer Spectrum Quant 能够通过选择常用算法生成定量方法；比尔定律、偏最小二乘回归(PLS1)和主成分回归(PCR)。，一旦使用浓度已知的校准标准品生成，就可在Spectrum 10 和 Spectrum TouchTM中执行 Quant 方法，对未知样本中的材料进行定量。 在该示例中，使用了不同含量的醋酸乙烯酯的乙烯颗粒红外光谱，生成校准曲线(图5)。之后，可在 Spectrum 10或Spectrum Touch 中执行该定量模型。通过分析未知样本获得的结果，如图6中所示。 如果使用了不同的算法，即： PLS1 或 PCR， 与这些方法相关的信息将在 Spectrum 10 和 Spectrum Touch 中显示。 Spectrum Touch 宏设置允许用户定制在结果屏幕上显示的信息类型。 Verify (验证) Spectrum 10 和 Spectrum Touch 还具有执行 AssureIDTM 中生成的 SIMCA(类别类比的软独立建模)模型的能力。这些模型采用化学计量学算法创建，会对一个类别中发现的变异进行说明。在该示例中，模型采用不同的高密度聚乙烯样本进行创建，这些样本可能展示较小的光谱变异。图7显示了在未知材料被鉴别为高密度聚乙烯以外的物质时所获得的结果。在该情况中，材料为氧化聚乙烯。结果包含通过/未通过，以及各种更详细的化学计量学信息。 图5.聚乙烯校准曲线中的醋酸乙烯酯。 图7.疑似聚乙烯样本获得的验证结果。 概要 PerkinElmer Polymer ID Analyzer 为聚合物的日常研究和鉴别提供了一种简单、全面的解决方案。不同数据分析工具为用户提供了大范围的选项，可采用定性和定量方法进行聚合物分析。 通用衰减全反射附件(UATR)可灵活应对不同大小和形状的样本，能够测量大尺寸和不规则形状怪异的样品。Spectrum Touch 能够执行以工作流为导向的方法，即使接受培训最少的分析员也可执行这种方法。 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999www.perkinelmer.com.cn 欲获悉全球办事处的完整清单，请登录 visit www.perkinelmer.com/ContactUs 版权@2019，珀金埃尔默公司。版权所有。 Perkinelmer是珀金埃尔默公司的注册商标。所有其他商标属于相应所有者的财产。 本文介绍了采用PerkinElmer Polymer ID Analyzer为聚合物的日常研究和鉴别提供了一种简单、全面的解决方案。不同数据分析工具为用户提供了大范围的选项，可采用定性和定量方法进行聚合物分析。Spectrum Touch能够执行以工作流为导向的方法，即使接受培训最少的分析员也可执行这种方法。