红外图像系统及热分析对再生塑料PE成分的表征

论文摘要

再生塑料来源于废弃塑料,其涉及的有害物质种类较多,既可能有原包装内容物中的日化产品残留物,又可能有各种工艺用添加剂,还可能有聚合物或添加剂的降解产物。随着塑料再生行业的发展,目前对再生塑料的监管还存在盲点,在这种背景下,对再生塑料的识别尤其是对其成分的表征具有重要的意义。本论文以3种PE新料、3种PE再生粒料和4种PE再生塑料瓶为研究对象,用红外光谱法及热分析（DSC和TG）法对3种PE新料和3种PE再生料进行对比分析,初步建立了PE与其再生料的仪器鉴别方法；在对PE再生塑料成分的表征上,除了使用红外光谱、紫外光谱等一些常规方法外,还利用红外图像系统并结合热分析分别对3种PE再生粒料和4种PE再生塑料瓶进行了测试和分析。将红外图像系统应用于再生塑料成分的表征上,国内外均未见报道,属于一种新的探索。文中还对红外图像系统的数据处理方式进行了详细讨论,红外图像系统透射模式下所得到的总吸收图的Chemimap图层处理方式适合于本实验中所测试的样品。综合测试的结果表明：3种PE再生粒料中都含有硬脂酸盐（其中再生PE-1中还含有少量PP）。再生PE-1和再生PE-Q28的红外谱图与其热分析测试数据稍有出入,可能是硬脂酸盐含量少,加上其他物质的稀释,所以在热分析中检测不到其热熔峰,而在红外谱图中却出现了弱的特征吸收峰；而4种PE再生塑料瓶的主要成分是HDPE和PP。实验中还通过模拟硬脂酸盐及HDPE/PP共混体系对3种PE再生粒料中的硬脂酸盐及4种PE再生塑料瓶中的PP进行了定量分析,特别是红外图像系统测试的PE再生塑料成分的分布情况与红外光谱、热分析等的测试结果相吻合,从而进一步验证了PE再生塑料中所含成分的种类。作为研究再生塑料成分的一种新的表征手段,相信红外图像系统将具有更大的使用价值和应用潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 再生塑料概述
• 1.1.1 再生塑料来源
• 1.1.2 再生塑料的再生方法
• 1.1.3 再生塑料的安全隐患及分析方法
• 1.1.4 再生塑料PE的安全隐患
• 1.1.5 再生塑料PE的分析方法
• 1.2 热分析概述
• 1.2.1 差示扫描量热法及热重法的发展简史
• 1.2.2 差示扫描量热法及热重法的测试原理
• 1.3 紫外/可见/近红外分光光度法概述
• 1.3.1 紫外分光光度法的起源
• 1.3.2 紫外-可见光谱法的分析原理
• 1.4 红外图像系统（Spectrum Spotlight 300）概述
• 1.4.1 红外吸收光谱分析原理
• 1.4.2 红外图像系统（Spectrum Spotlight 300）构造及原理
• 1.4.3 图像系统参数
• 1.4.4 红外图像系统操作模式
• 1.4.5 红外图像系统的表征手段与作用
• 1.5 本论文的意义与特色
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要分析测试样品及其制备
• 2.1.1 测试样品
• 2.1.2 测试样品的制备
• 2.2 所需设备和测试仪器
• 2.3 热分析法的实验步骤
• 2.3.1 差示扫描量热法（DSC）实验步骤
• 2.3.2 热重法（TG）实验步骤
• 2.4 红外光谱法的实验步骤
• 2.5 紫外可见分光光度法的实验步骤
• 2.6 红外图像系统的实验步骤
• 2.6.1 待测样品的预处理
• 2.6.2 红外图像总吸收图采集的实验步骤
• 2.6.3 红外图像实验条件的优化
• 2.7 红外图像数据的处理
• 2.7.1 测试样品各组分特征峰位的确定
• 2.7.2 测试样品中各组分Chemimap图像
• 2.7.3 测试样品中各组分的图层显示模式
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 PE新料与PE再生料鉴别分析
• 3.1.1 PE新料与PE再生料的红外光谱分析
• 3.1.2 PE新料与PE再生料的热分析
• 3.2 PE再生粒料的成分分析
• 3.2.1 PE再生粒料的红外光谱分析
• 3.2.2 PE再生粒料的热分析
• 3.2.3 PE再生粒料的紫外光谱分析
• 3.2.4 PE再生粒料的红外图像系统表征
• 3.2.5 PE再生粒料中硬脂酸盐定量表征
• 3.3 PE再生塑料瓶的成分分析
• 3.3.1 PE再生塑料瓶的红外光谱分析
• 3.3.2 PE再生塑料瓶的热分析
• 3.3.3 PE再生塑料瓶的紫外吸收光谱分析
• 3.3.4 PE再生塑料瓶的红外图像系统表征
• 3.3.5 HDPE/PP共混体系定量模拟
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢