红外图像系统及热分析法对再生PE、PP成分的分析研究

摘要

随着高分子材料工业的发展，塑料已经广泛应用于各行各业及一些高精尖技术领域，成为人们生活中的重要组成部分尤其是聚乙烯(Polyethylene; PE)和聚丙烯(Polypropylene; PP)，被广泛用于包装食品、药品等方面，但在给人们带来巨大便利的同时，其废弃物也给人们带来了严重的环境污染问题。而回收利用对于节约能源，降低废旧塑料对环境的危害有重要的现实意义。随着再生塑料行业的发展，目前对再生塑料的监管还不完善，在这种背景下，对再生塑料的识别尤其是对其成分的分析具有重要的意义。但是单一的测试方法很难确定再生塑料的成分，因此多种测试方法的结合，对研究再生塑料的真实成分的分析是十分有必要的。
　　通过FTIR、DSC、TG和UV这4种测试方法的结合，可以鉴别原料PE和再生PE，原料PP和再生PP以及再生料中的添加剂。再生PE-1主要成分是PE并含有少量的硬脂酸盐;再生PE-2中不仅有PE还含有一定量的PP和少量的硬脂酸盐;再生PE-3是由再生LDPE和HDPE共混而成的并含有硬脂酸盐成分。4种再生PE塑料瓶均是由再生HDPE和PP共混而成。再生PP-1和2是再生PP和PE共混而成的并含有少量硬脂酸盐;再生PP-3中主要是PP成分但含有少量硬脂酸盐成分。再生PP塑料瓶-1和2样品的主要成分为PP;再生PP塑料瓶-3和4样品的成分为再生PP和HDPE共混而成的，但主要成分是PP。
　　红外图像系统(FTIR Imaging System)是FTIR显微镜和扫描干涉技术的基础上发展起来的微观分析技术，可对于混合样品进行快速大面积的分子水平的扫描，从而在获得的红外图像中发现有价值的光谱信息。本论文根据红外图像系统的混合图层技术，得出再生PE、PP粒料，再生PE、PP塑料瓶中各组分成分的分布情况，更进一步说明再生料的组成情况。
　　建立HDPE和PP的共混体系，通过S形曲线拟合与直线拟合，计算得出再生料样品中PP或PE的含量，计算结果相差均没有超过3％，这说明拟合方法具有一定的准确性，为确立共混物中某种成分的含量提供了定量分析参考价值，此方法也可推广到其它共混体系的成分的定量分析。
　　FTIR、DSC、TG、UV以及红外图像系统相结合的方法，具有准确度高，用样量少的特点。特别是红外图像系统能够将混在复杂混合体系中的痕量杂质检出，为塑料材料的检验提供一种全新的、强有力的技术手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 聚乙烯与聚丙烯的概述

1．2 再生塑料概述

1．2．1 再生塑料的来源

1．2．2 再生塑料的回收技术

1．2．3 再生塑料的安全隐患及分析方法

1．2．4 再生PE、PP的安全隐患

1．2．5 再生PE和PP的分析方法

1．3 热分析概述

1．3．1 差示扫描量热法及热重法的发展简史

1．3．2 差示扫描量热法及热重法的测试原理

1．4 紫外／可见／近红外分光光度法概述

1．4．1 紫外分光光度法的起源

1．4．2 紫外-可见光谱法的分析原理

1．5 红外图像系统(Spectrum Spotlight 300)概述

1．5．1 红外吸收光谱分析原理

1．5．2 红外图像系统(Spectrum Spotlight 300)构造及原理

1．5．3 图像系统参数

1．5．4 红外图像系统操作模式

1．5．5 红外图像系统的表征手段与作用

1．6 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 主要设备和测试仪器

2．3 研究方法及技术路线

2．3．1 红外光谱法的实验步骤

2．3．2 差示扫描量热法实验步骤

2．3．3 热重法实验步骤

2．3．4 紫外光谱法实验步骤

2．3．5 红外图像系统实验步骤

第3章 再生PE成分的分析研究

3．1 引言

3．2 原料PE与再生PE的鉴别分析

3．2．1 红外光谱法的鉴别分析

3．2．2 热分析法的鉴别分析

3．3 再生PE粒料的组成成分分析

3．3．1 红外光谱法分析再生PE粒料的组成成分

3．3．2 热分析法分析再生PE粒料的组成成分

3．3．3 紫外光谱法分析再生PE粒料的组成成分

3．3．4 红外图像系统分析再生PE粒料组成成分的分布情况

3．3．5 再生PE粒料中硬脂酸盐的定量分析

3．4 再生PE塑料瓶的组成成分分析

3．4．1 红外光谱法分析再生PE塑料瓶的组成成分

3．4．2 热分析法分析再生PE塑料瓶的组成成分

3．4．3 紫外光谱法分析再生PE塑料瓶的组成成分

3．4．4 红外图像系统分析再生PE塑料瓶的成分分布情况

3．4．5 再生PE塑料瓶中的PP成分的定量分析

3．5 小结

第4章 再生PP成分的分析研究

4．1 引言

4．2 原料PP与再生PP的鉴别分析

4．2．1 红外光谱法的鉴别分析

4．2．2 热分析法的鉴别分析

4．3 再生PP粒料的组成成分分析

4．3．1 红外光谱法分析再生PP粒料的组成成分

4．3．2 热分析法分析再生PP粒料的组成成分

4．3．3 紫外光谱法分析再生PP粒料的组成成分

4．3．4 红外图像系统分析再生PP粒料组成成分的分布情况

4．4 再生PP塑料瓶的组成成分分析

4．4．1 红外光谱法分析再生PP塑料瓶的组成成分

4．4．2 热分析法分析再生PP塑料瓶的组成成分

4．4．3 紫外光谱法分析再生PE塑料瓶的组成成分

4．4．4 红外图像系统分析再生PP塑料瓶的成分分布情况

4．4．5 再生PP塑料瓶中的HDPE成分的定量分析

4．5 小结

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的文章及参与的科研项目

作者简介