序言近年來,高密度聚乙烯(HDPE)消費后再回收使用的數量正穩步增長。例如,消費后塑料 再回收利用協會最近的一項報告指出,2011年大約有974,000,000英鎊的HDPE被回收利用(1)。這樣,作為一種綠色的、低成本的、可變成未經利用的HDPE替代物,在許多以HDPE為基本成分的產品中,可回收利用的HDPE已經成為一種重要的原材料,比如薄板、管子、裝飾材料、電子護線管、瓶子等等。大多數回收利用的HDPE來源于瓶子,許多瓶子的蓋子和瓶口都是由聚丙烯(PP)制成的,PP和HDPE具有非常類似的物理特性。因此,在消費后再回收利用的HDPE樹脂中,PP是一種常見的污染物而且會不利地影響最終產品的性能(例如,產品比較易碎且受到壓力容易開裂)。為了維護產品的高質量,加工處理程序的監控以及控制回收利用樹脂中PP的含量是非常必要的。為了達到這個目的,一個可信賴的工具是傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR),PerkinElmer公司生產的Spectrum Two紅外光譜儀易于使用,為測量可回收利用HDPE樹脂中PP的含量提供了一種非常準確的方法。這篇應用報告為使用PerkinElmer Spectrum Two這臺儀器的操作者提供了這種分析方法
實驗部分標準樣品是由Advanced Blending Technologies公司提供(見表1)。未經使用的HDPE小球樣品首先與未經使用的均聚物PP小球按照表1所示的比例進行干混(比例覆蓋范圍,3-12%,典型地回收利用HDPE樹脂中PP的混入標準),然后通過一個3/4英寸的單螺旋實驗室擠壓機熱熔復合。為了確保混合的均勻性,樣品要重新干混然后額外被擠壓兩次保證混合樣品總數三次通過擠壓機。
PerkinElmer公司的Spectrum Two配置金剛石單次反射ATR被用來收集標準樣品的譜圖,光譜分辨率4cm-1,累計次數4次。只需將PP/HDPE樹脂小球放置在金剛石晶體上,然后直接測試不需要任何進一步的樣品處理。使用不同的小球,每種標準樣品測試5-6次。使用PerkinElmerSpectrum Quant軟件,利用標準樣品的數據建立一個校準方法。(Spectrum Quant是一個非常強大的軟件包,包括基于比爾定量的線性回歸,允許使用峰面積、峰高、最大峰高或者帶有基線的峰比例。這個軟件也可以進行二次和三次曲線擬合,但是不適合這個應用的分析。)對于這個分析應用,將位于719cm-1(歸于亞甲基的搖擺振動)的PE吸收峰(黑色)與位于1376cm-1(歸于甲基的對稱彎曲振動)的PP吸收峰(綠色)進行比例計算。具有代表性的光譜(疊加地)如圖1所示,峰值比例用來建立校準曲線,如圖2所示。
實驗結果如圖2所示,根據峰值比例計算PP的含量獲得了很好的線性擬合曲線,回歸相關系數接近0.999。標準預測偏差(SEP)非常低,大約只有0.19%,表明這個計算模型非常穩健。對于任何一種定量分析,最重要的一步就是模型的驗證。在Spectrum Quant軟件中可進行獨立模型驗證,表2給出了PP含量計算的驗證結果。與校準曲線具有很好的線性擬合一樣,驗證結果中的殘差值普遍比較低。
結論PerkinElmer公司的Spectrum Two配備單次反射ATR附件能夠在數秒內收集到高質量的譜圖,而且歸功于先進的設計和內置的算法,不需要進行樣品前處理,非常方便操作使用。這些結果在數分鐘內便可以快速的獲得;整個分析過程中,最耗時的部分是帶有污染物的樹脂標準樣品的制備。總之,校準曲線表現出良好的線性和穩健性表明,對于可回收利用HDPE中PP含量的測試,Spectrum Two是一個快速篩選分析工具。值得注意的是,對于可回收利用HPDE樹脂中高濃度的PP含量測試,可能會需要二次校準。
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