基于紅外光譜儀的再生塑料復雜組分定性定量分析新方案探究
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天津市能譜科技有限公司
時間: 2025-03-14 瀏覽量: 11
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再生塑料的組分分析是實現精準回收、質量控制及高值化利用的關鍵。紅外光譜（IR）作為分子振動指紋圖譜技術，可快速鑒別塑料類型（如 PE、PP、PVC）、檢測添加劑（抗氧化劑、增塑劑）及追蹤降解產物，為再生塑料的分級分類提供科學依據。本文系統闡述基于紅外光譜儀的再生塑料組分分析檢測方案。
2.1 紅外光譜原理
| 塑料類型 | 特征吸收峰（cm?1） | 典型應用場景 |
|---|
| PE | 2920（C-H 伸縮）、720（CH?面外搖擺） | 區分 HDPE/LDPE |
| PP | 1450（CH?對稱變形）、998（C-C 骨架振動） | 識別等規 / 無規結構 |
| PVC | 1250（C-Cl 伸縮）、690（C-Cl 彎曲） | 檢測含氯雜質 |
| PET | 1715（C=O 伸縮）、1240（C-O-C 伸縮） | 監測聚酯降解 |
2.2 技術優勢
非破壞性檢測，無需化學預處理
可分析固體、液體及薄膜樣品
檢測限低至 0.1%（w/w）
3.1 樣品預處理
清洗：用丙酮超聲去除表面油污
干燥：真空烘箱（60℃，24h）消除水分干擾
制樣：
3.2 儀器參數設置
3.3 檢測模式選擇
衰減全反射（ATR）：適用于表面分析，穿透深度 2-5 μm
漫反射（DRIFT）：適合粉末樣品，消除顆粒散射干擾
透射模式：需制備 < 100 μm 薄片，用于定量分析
4.1 塑料種類鑒別
4.2 添加劑分析
抗氧化劑（如 1010）：檢測 3500 cm?1（OH 伸縮）
增塑劑（如 DEHP）：識別 1770 cm?1（C=O 伸縮）
阻燃劑（如溴系）：分析 1260 cm?1（C-Br 伸縮）
4.3 降解程度評估
羰基指數（CI）：1715 cm?1 峰面積 / 2850 cm?1 峰面積
交聯度：通過 1650 cm?1（C=C）峰強度變化判斷
案例：老化 PE 的 CI 值從 0.05 升至 0.32，表明氧化降解加劇
5.1 復雜共混物解析
問題：共混塑料（如 ABS/PC）光譜重疊嚴重
解決方案：
二維相關紅外光譜（2D-IR）分離重疊峰
偏最小二乘法（PLS）建立定量模型
5.2 痕量雜質檢測
問題：催化劑殘留（如 Ti 系）特征峰微弱
解決方案：
表面增強紅外吸收（SEIRA）技術
聯用 XPS 進行元素驗證
5.3 在線檢測限制
問題：生產線上難以實時制樣
解決方案：
光纖探頭（FPA）實現非接觸檢測
結合深度學習構建快速分類模型
ASTM D3418：塑料玻璃化轉變溫度檢測
ISO 11357：熱分析標準
質量控制：
定期校驗波數準確性（聚苯乙烯膜標準品）
建立實驗室間比對機制
使用 CRM 認證的再生塑料標準物質
微型化設備：便攜式紅外光譜儀實現現場快速檢測
智能分析系統：AI 算法自動解析光譜并生成報告
多技術聯用：IR-GC-MS 同步分析成分與揮發性有機物
3D 成像技術：揭示塑料內部組分分布異質性
紅外光譜技術憑借其快速、準確、無損的特點，已成為再生塑料組分分析的核心手段。通過優化檢測方案、提升儀器性能及開發智能算法，該技術將推動塑料回收行業向精細化、高值化方向發展，助力 “雙碳” 目標實現。
參考文獻（示例）：
[1] ASTM D3418-2015, Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Thermal Analysis.
[2] Smith P. et al. Infrared Spectroscopy in Polymer Analysis. Wiley, 2022.
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