近红外光谱区域是人们发现的第一个非可见光谱区域,它是由Hershel在1800年所观察到[1]。但是由于缺乏仪器基础,直到上世纪50年代以前,近红外光谱技术一直没有得到实际应用。上世纪50年代中期以后,随着简易近红外光谱仪的出现及美国农业部的Karl Norris等人所做的工作,使近红外光谱技术在农副产品分析中得到广泛应用[2]。20世纪60年代后,由于中红外光谱技术的快速发展和应用,加之近红外光谱技术自身的灵敏度低、抗干扰性差等缺点,使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用。1983年,Wetzel称之为“光谱技术中的沉睡者(Sleeper among spectroscopic techniques)” [1]。80年代以后,随着计算机技术、化学计量学技术及仪器分析技术的发展和应用,人们重新认识了近红外光谱的价值,并使其发展成为了一门独立的分析技术,1988年成立了国际近红外光谱协会(CNIRS)[3]。由于应用领域的不断扩展,McLure在1994年发表了一篇题为“The giant is running strong”的论文[1]。1998年,Davies撰文讨论了近红外光谱技术的潜在用途和发展趋势,并将其描述为光谱领域中“从沉睡者变为了启明星(from sleeping technique to the morning star of spectroscopy)”的技术[4]。我国对近红外光谱技术的研究起步较晚,但1995年以来有关这一技术的应用研究逐步增多。目前,已有中国石化研究总院和北京第二光学仪器厂开发出商用近红外光谱仪[5]。药品生产过程的质量控制要求,为了确保最终产品的质量稳定均一,需要对从原料接收到产品出库的整个物料流通过程进行全程监测。近红外光谱分析技术的特点决定了其在这一领域可以发挥重要作用。
利用近红外光谱仪快速测试原材料样品近红外光谱图,与已知原料近红外谱图比对,确定样品主要成分或可能成分,测试速度快,方便快捷,非常适用于产品质量控制过程中。利用PerkinElmer Spectrum Two N ™ FT-NIR 近红外分光光谱仪,建立符合数据完整性规程的测试模型,从而克服原材料测试过程中的多重挑战
在消费品和工业产品中,塑料制品越来越多的被利用,在汽车工业中,越来越多的部件由塑料组成,因为轻质材料可以减轻车辆的整体重量,同时也可以降低油耗。每年大量的塑料被丢弃,被埋在垃圾填埋场。在世界各地有许多举措促使消费者提高材料的回收利用的数量,而不是将它们丢弃在垃圾填埋场。这些废塑料会被运到塑料回收厂,经过认定然后再利用。日本是世界上塑料循环利用最成功的国家之一,2010年,77%废塑料被回收利用,超过英国的两倍,美国目前达到20%。塑料工业协会出台了塑料识别代码(PIC)提供一个识别聚合物类型的分类系统,帮助回收公司分开不同类型的塑料,然后再进行处理加工。但是PIC系统在全球并不是强制的,并且通常情况下塑料样品上并没有代码,特别是一些旧材料。为了成功地循环再利用,塑料样品需要准确的鉴定并分类。许多回收厂家依靠有经验鉴定塑料。这就涉及到传统的测试方法,比如“浮动测试”或者“燃烧和嗅觉测试”。“浮动测试”可以把聚烯烃从其它类型的塑料中区分出来,这是基于塑料能否漂浮在洗涤水溶液中。“燃烧和嗅觉测试”需要操作者烧毁少量的塑料并且嗅探挥发性的烟气。这些方法不仅会导致塑料的鉴定错误而且非常危险,因为燃烧聚合物的烟气可能有剧毒。光学光谱技术提供了一个准确和科学性的方法鉴定塑料材料。从12000-4000cm-1近红外电磁光谱能够用来快速的筛查塑料类型;但是,从4000-450cm-1中红外光谱则对塑料以及塑料中其它化合物的有效鉴定展现出巨大的优势,比如塑料中的填充剂,增塑剂,表面活性剂,涂层以及脱模机。另外,近红外仪器不能用来鉴定塑料中包含的低含量的炭黑(2%-3%)。这些样品代表着相当一部分可再循环利用的塑料。我们使用Spectrum Two FT-IR配备ATR采样附件收集样品的中红外光谱。测试样品时,将塑料样品放置采样附件上方,并且对样品施加一定的压力使样品与ATR钻石晶体紧密接触,测试时间大约10s。