使用熱損害 (裂解) 塑膠資料庫進行塑膠微粒分析

 

傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FTIR) 在有機化合物的定性分析方面性能優異,特別適用於分析塑膠微粒,顯微紅外線光譜儀則適用於分析尺寸 100 μm 以下的顯微樣品。
 

熱損害 (裂解) 塑膠資料庫  

 

Shimadzu 熱損害 (裂解) 塑膠資料庫包含 13 種塑膠的資料,在未加熱條件下以及加熱至 200 °C 至 400 °C 各種溫度,取得完整的光譜數據。

塑膠降解的過程一開始會形成碳中心自由基,這是熱能或光能造成氫從碳氫鍵解離的結果。氧與自由基反應時,會接續形成更多自由基,氫則會解離,此外自由基對之間的鍵結,也會形成惰性物質。塑膠在這個過程中逐漸降解,同時出現分子斷裂和交聯。由於紅外光譜的變化往往很相似,許多情況下熱損害 (裂解) 塑膠資料庫也可用於紫外線降解塑膠微粒的定性分析。

圖 1 顯示丙烯腈丁二烯苯乙烯 (acrylonitrile butadiene styrene, ABS) 樹脂在紫外光照射下的紅外光譜圖,圖 2 顯示 ABS 樹脂加熱時的紅外光譜圖。 
在 ABS 樹脂中,紫外光和加熱兩個條件下都出現與 OH 自由基和 C=O 自由基的伸縮振動峰,表示暴露於紫外線輻射和加熱,都發生氧化降解。

 

圖 1. 樹脂紅外光譜 (紫外線輻射)

圖 2. 樹脂紅外光譜 (加熱)

圖 3、圖 4 顯示樣品影像及兩個樣品的量測結果。依據圖 3 的結果檢索白色塑膠微粒的熱損害塑膠資料庫,得到的相符結果為 200 °C 加熱 4 小時的聚丙烯 (PP);依據圖 4 的結果檢索紅色塑膠微粒資料庫,得到的相符結果為 200 °C 加熱 2 小時的聚乙烯 (PE)。由此可以推知,兩種塑膠微粒皆因紫外線輻射引起的氧化降解,而發生降解現象。

Measurement Result and Library Search Result for White Microplastic

圖 3. 量測結果與資料庫搜尋比對結果
白色塑膠微粒

Measurement Result and Library Search Result for Red Microplastic

圖 4. 量測結果與資料庫搜尋比對結果
紅色塑膠微粒

 
 
 
 

 
FTIR

FTIR Spectroscopy (Fourier Transform Infrared Spectrophotometer)

世界上最小(安裝佔地面積)和最輕的 FTIR 光譜儀,儘管佔地面積小,比A3尺寸的紙張小,但寬大的樣品室,可容納島津和其他製造商的現有配件。具有 IR Pilot 的程式,其中包含23個特定於應用的工作流程,無需任何複雜的參數設置過程即可使用。有兩種型號可供選擇:IRSpirit-T 型號與 IRSpirit-L 型號。

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