傅立叶红外光谱(ATR）法鉴别塑料奶瓶

 孙琳琳1，2，张磊1，迟晓红1,2，柳红蕾1,2．叶堃3

 1-烟台市产品质量监督检验所（烟台264003）；2．国家机动车配件产品质量监督检验中心（烟台264003）： 3．烟台市芝罘区建筑工程质量检测站（烟台264001）

摘要研究使用傅立叶红外光谱(ATR)法对PP和PC两种材质的塑料奶瓶快速鉴别的方法。利用ATR法对送检的两件塑料奶瓶样品进行鉴别。结果表明，ATR法具有分析时间短、样品需求量小，几乎不破坏样品，不消耗检材，快速简便，分析结果满意等优点。

关键词  红外光谱；傅立叶红外光谱(ATR)；塑料；塑料奶瓶；波数

 目前市场上常见的塑料奶瓶有PP（聚丙烯）、PC（聚碳酸酯）等几种材质。其中PP奶瓶化学稳定性高，卫生性能好，耐热性高，微波餐具一般都是PP的塑料制品，无毒，对人体无害。PC塑料奶瓶较轻便，耐摔不易破裂，但是高温消毒（超过100 0C高温）容易释放双酚A( BPA)。近几年来研究表明，双酚A对淋巴细胞具有增殖的作用，不同剂量的双酚A能够诱导淋巴细胞的增殖，从而有潜在的免疫毒性。双酚A可以通过直接或间接影响生精细胞周期而干扰精子的正常发生，并支持细胞与生精细胞的分离，影响生殖功能。PC塑料奶瓶使用时间越长双酚A释放的越多，双酚A它可能扰乱人体代谢过程，对婴儿发育、免疫力有影响，甚至致癌。

 家长在购买时，PP和PC两种材质的奶瓶，从外观上难以辨别。试验采用傅立叶红外光谱( ATR:Attenuated total refraction，衰减全反射)法对奶瓶材质进行快速鉴别，为奶瓶的材质鉴定提供可靠的技术支撑。试验说明，傅立叶红外光谱法( ATR)具有分析时间短，样品需求量小，几乎不破坏样品，不消耗检材，快速简便，分析结果满意等优点。

1试验操作

1.1试验仪器设备

 Nicolet 6700傅立叶红外光谱仪，水平ATR装置。

1.2试验样品

 某客户送检两个塑料奶瓶（一号、二号）。

1.3试验目的

 快速鉴别两个塑料奶瓶的材质。

1.4试验步骤

 1)试验参数设定：扫描范围设定为4 000～650cm-1，扫描次数设定为32次，分辨率设定为4 cm-1，然后扫描一个背景光谱。

 2)将奶瓶上用刀切下一块小薄片，切面平整，平整部分面积最少为2 mm，样品尽量薄，直接置于水平ATR仪锗晶体表面上，盖住锗晶体（直径2 mm）即可，压平。

 3)每件样品扫描约1 min，即可采集样品红外光谱谱图，见图1和2。

 4)红外光谱谱图处理。

2结果分析

 根据图3可知，PC的红外光谱[5-6]在2 964，2 853，1 774,1 600,1 506,1 241,1 187,1 080,10414和830 cm-1等波数附近存在特征峰。PC的红外光谱主要体现在羰基、苯环及苯环上的C-H振动。由于芳酯C=O伸缩振动出现在1 774 cm-1很特征，比脂肪酯C=O的1 720～1 740 cm-1高出许多，易于区别。PC红外光谱图在1 774 cm-1处出现羰基的吸收峰，但最强的吸收峰却是C-O单键伸缩振动产生的出现在1 241cm-1处，属C-O的伸缩振动，与1 774 cm-1处羰基伸缩振动的吸收共同表示酯类。其他与C-O相关的峰延续到1 000 cm-1处，其中最强的吸收峰出现在1 014cm-1处。其次，1 506 cm-1和1 600 cm-1属于苯环的骨架振动，1 080 cm-1属于C-H面内变形振动（1，4取代苯环），830 cm-1和1 014 cm-1属于C-H面外变形振动（1，4取代苯环）。另外，2 853 cm-1和2 964 cm-1属于CH3对称与不对伸缩振动，1470 cm-1CH3不对称变形和1 365 cm-1 CH3对称变形。

 分析图4可得，PP的红外标准谱图的特征峰出现在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等波数附近。在2 800～3 000 cm-1处的多重峰是CH3的伸缩振动与CH、和CH的伸缩振动叠加在一起的结果。甲基的吸收峰出现在2 951 cm-1,2 868 cm-1，甲基的扭曲变形振动与亚甲基的扭曲变形振动吸收峰重叠，这个吸收峰轻微漂移到1460 cm-1附近。由于每两个碳就有一个甲基支链，因此除了出现1 460 cm-1处CH3的弯曲振动外，还有很强的甲基弯曲振动谱带出现在1 378 cm-1附近。在1 250～830 cm-1区域出现一系列尖锐的中等强度的吸收峰1  165 cm-1, 998 cm-1, 895 cm-1和840 cm-1．这些吸收带与聚合物分子链的螺旋状排列有关。PP谱图的另一个主要特点是在970 cm-1处有[CH2CH(CH3)]。的特征峰。

 对比图1～4红外光谱图，观察其特征峰存在的位置：图1与图3，图2与图4特征谱峰存在的位置整体仅存在微小偏差。由此分析可得，图1与图3属于同一种物质，即一号样品为PC奶瓶；图2与图4属于同一种物质，即二号样品为PP奶瓶。

3结论

 傅立叶红外光谱法( ATR)具有分析时间短，样品需求量小，几乎不破坏样品，不消耗检材，快速简便，分析结果满意等优点。此方法能简捷准确地鉴别出奶瓶的种类，为奶瓶的材质鉴定提供可靠的技术支撑。