聚乙烯塑料的劣化分析

1.     前言

聚乙烯塑料在我们日常生活中随处可见，常用于保鲜袋、塑料袋、奶瓶、水杯等。但随着使用时间的延长或受温度、紫外线等的影响，这些塑料制品会出现不同程度的劣化。

因此，不同用途的塑料制品，需要评价它们的劣化特性。荧光分光光度计无需复杂的前处理，可无损伤进行样品测定，而且测量灵敏度高，十分适用于产品的劣化分析等研究开发和品质管理中。

2.     应用实例

测定样品选用市售1 mm厚的聚乙烯（PE）塑料片，使用波长365 nm的光照射塑料片，并定期评价紫外线对样品的影响。

　  荧光分光光度计F-7100加装自动滤光片附件和固体样品支架，测定样品的三维荧光光谱，利用多变量分析软件3D SpectAlyze，对样品的三维荧光光谱进行主成分分析。通过紫外可见近红外分光光度计UH4150，测定样品的透射光谱，并依据JIS K 7373计算黄变指数。

图1 荧光分光光度计F-7100的样品安装示意图

图2 紫外线照射下PE的三维荧光光谱

图3 PE的主成分得分图

使用多变量分析软件3D SpectAlyze对PE的三维荧光光谱数据进行主成分分析。由主成分得分图可知，在样品暴露于紫外线后，PC2的得分值随暴露天数的增加越来越低。

图4 PE的主成分载荷图

由载荷图可知，激发波长230 nm处的荧光强度与暴露天数呈相关性（图4）。

图5 PE在激发波长230 nm处的荧光光谱

图6 PE在激发波长230 nm处的荧光强度

依据激发波长在230 nm时的荧光光谱图可知，在发射波长290 nm时，荧光强度随暴露天数增加越来越高；在发射波长340 nm时，荧光强度随暴露天数增加越来越低（图5、图6）。

另外，利用紫外可见近红外分光光度计UH4150加装积分球测量了聚乙烯塑料板的全反射光谱，结果如下所示。

图7 PE的三维荧光光谱以及全反射光谱

结果可以看出，在200 nm～250 nm波长范围内，样品暴露3天后的反射光谱与暴露0天后进行对比，其反射率高出10％左右。

样品暴露在紫外线下，在暴露的初期阶段样品表面发生变化，导致在激发波长230 nm附近，荧光强度升高。使用紫外可见近红外分光光度计测量时，在波长230 nm附近，因为同时检测到了反射光和荧光，使得测定得到的反射率升高。

3.     总结

使用荧光分光光度计结合多变量分析方法能够快速分析聚乙烯塑料的劣化。日立荧光分光光度计F-7100具有超高灵敏度和最快扫描速度，同时可以选配多变量分析软件3D SpectAlyze，实现荧光数据的准确测量和数据的快速分析。