傅立葉紅外光譜(ATR）法鑒別塑料奶瓶
孫琳琳1，2，張磊1，遲曉紅1,2，柳紅蕾1,2．葉堃3
1-煙臺市產品質量監(jiān)督檢驗所（煙臺264003）；2．國家機動車配件產品質量監(jiān)督檢驗中心（煙臺264003）： 3．煙臺市芝罘區(qū)建筑工程質量檢測站（煙臺264001）
摘要研究使用傅立葉紅外光譜(ATR)法對PP和PC兩種材質的塑料奶瓶快速鑒別的方法。利用ATR法對送檢的兩件塑料奶瓶樣品進行鑒別。結果表明，ATR法具有分析時間短、樣品需求量小，幾乎不破壞樣品，不消耗檢材，快速簡便，分析結果滿意等優(yōu)點。
關鍵詞 紅外光譜；傅立葉紅外光譜(ATR)；塑料；塑料奶瓶；波數(shù)
目前市場上常見的塑料奶瓶有PP（聚丙烯）、PC（聚碳酸酯）等幾種材質。其中PP奶瓶化學穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，耐熱性高，微波餐具一般都是PP的塑料制品，無毒，對人體無害。PC塑料奶瓶較輕便，耐摔不易破裂，但是高溫消毒（超過100 0C高溫）容易釋放雙酚A( BPA)。近幾年來研究表明，雙酚A對淋巴細胞具有增殖的作用，不同劑量的雙酚A能夠誘導淋巴細胞的增殖，從而有潛在的免疫毒性。雙酚A可以通過直接或間接影響生精細胞周期而干擾精子的正常發(fā)生，并支持細胞與生精細胞的分離，影響生殖功能。PC塑料奶瓶使用時間越長雙酚A釋放的越多，雙酚A它可能擾亂人體代謝過程，對嬰兒發(fā)育、免疫力有影響，甚至致癌。
家長在購買時，PP和PC兩種材質的奶瓶，從外觀上難以辨別。試驗采用傅立葉紅外光譜( ATR:Attenuated total refraction，衰減全反射)法對奶瓶材質進行快速鑒別，為奶瓶的材質鑒定提供可靠的技術支撐。試驗說明，傅立葉紅外光譜法( ATR)具有分析時間短，樣品需求量小，幾乎不破壞樣品，不消耗檢材，快速簡便，分析結果滿意等優(yōu)點。
1試驗操作
1.1試驗儀器設備
Nicolet 6700傅立葉紅外光譜儀，水平ATR裝置。
1.2試驗樣品
某客戶送檢兩個塑料奶瓶（一號、二號）。
1.3試驗目的
快速鑒別兩個塑料奶瓶的材質。
1.4試驗步驟
1)試驗參數(shù)設定：掃描范圍設定為4 000～650cm-1，掃描次數(shù)設定為32次，分辨率設定為4 cm-1，然后掃描一個背景光譜。
2)將奶瓶上用刀切下一塊小薄片，切面平整，平整部分面積最少為2 mm，樣品盡量薄，直接置于水平ATR儀鍺晶體表面上，蓋住鍺晶體（直徑2 mm）即可，壓平。
3)每件樣品掃描約1 min，即可采集樣品紅外光譜譜圖，見圖1和2。
4)紅外光譜譜圖處理。
2結果分析
根據(jù)圖3可知，PC的紅外光譜[5-6]在2 964，2 853，1 774,1 600,1 506,1 241,1 187,1 080,10414和830 cm-1等波數(shù)附近存在特征峰。PC的紅外光譜主要體現(xiàn)在羰基、苯環(huán)及苯環(huán)上的C-H振動。由于芳酯C=O伸縮振動出現(xiàn)在1 774 cm-1很特征，比脂肪酯C=O的1 720～1 740 cm-1高出許多，易于區(qū)別。PC紅外光譜圖在1 774 cm-1處出現(xiàn)羰基的吸收峰，但最強的吸收峰卻是C-O單鍵伸縮振動產生的出現(xiàn)在1 241cm-1處，屬C-O的伸縮振動，與1 774 cm-1處羰基伸縮振動的吸收共同表示酯類。其他與C-O相關的峰延續(xù)到1 000 cm-1處，其中最強的吸收峰出現(xiàn)在1 014cm-1處。其次，1 506 cm-1和1 600 cm-1屬于苯環(huán)的骨架振動，1 080 cm-1屬于C-H面內變形振動（1，4取代苯環(huán)），830 cm-1和1 014 cm-1屬于C-H面外變形振動（1，4取代苯環(huán)）。另外，2 853 cm-1和2 964 cm-1屬于CH3對稱與不對伸縮振動，1470 cm-1CH3不對稱變形和1 365 cm-1 CH3對稱變形。
分析圖4可得，PP的紅外標準譜圖的特征峰出現(xiàn)在2 951 cm-1,2 868 cm-1,1 460 cm-1,1 378 cm-1.1165 cm-1，998 cm-1，970 cm-1和895 cm-1等波數(shù)附近。在2 800～3 000 cm-1處的多重峰是CH3的伸縮振動與CH、和CH的伸縮振動疊加在一起的結果。甲基的吸收峰出現(xiàn)在2 951 cm-1,2 868 cm-1，甲基的扭曲變形振動與亞甲基的扭曲變形振動吸收峰重疊，這個吸收峰輕微漂移到1460 cm-1附近。由于每兩個碳就有一個甲基支鏈，因此除了出現(xiàn)1 460 cm-1處CH3的彎曲振動外，還有很強的甲基彎曲振動譜帶出現(xiàn)在1 378 cm-1附近。在1 250～830 cm-1區(qū)域出現(xiàn)一系列尖銳的中等強度的吸收峰1 165 cm-1, 998 cm-1, 895 cm-1和840 cm-1．這些吸收帶與聚合物分子鏈的螺旋狀排列有關。PP譜圖的另一個主要特點是在970 cm-1處有[CH2CH(CH3)]。的特征峰。
對比圖1～4紅外光譜圖，觀察其特征峰存在的位置：圖1與圖3，圖2與圖4特征譜峰存在的位置整體僅存在微小偏差。由此分析可得，圖1與圖3屬于同一種物質，即一號樣品為PC奶瓶；圖2與圖4屬于同一種物質，即二號樣品為PP奶瓶。
3結論
傅立葉紅外光譜法( ATR)具有分析時間短，樣品需求量小，幾乎不破壞樣品，不消耗檢材，快速簡便，分析結果滿意等優(yōu)點。此方法能簡捷準確地鑒別出奶瓶的種類，為奶瓶的材質鑒定提供可靠的技術支撐。
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