红外显微成像结合主成分分析对聚烯烃紫外光氧化的研究

摘要

红外显微成像技术结合了显微镜和红外光谱的优势，具有直观、可视的特点，在研究不同组分组成的材料方面具有很大的优势。一张红外显微图像由几百到几千张红外光谱图组成，传统的对红外显微图像的分析无法完整获取包含在红外光谱中的大量有用信息。因而大大限制了红外显微成像技术的应用。主成分分析是一种常用的最优化方法，将主成分分析方法用于红外显微图像的分析中，可得到在红外显微图像中选定波长的范围内红外光谱变化的信息。
　　 聚丙烯和聚乙烯是广泛应用的聚合物，在长期使用过程中易受到光、热、氧的老化。本文利用红外显微成像技术结合主成分分析方法研究了聚丙烯和聚乙烯的紫外光氧化过程。
　　 通过采用主成分分析方法对聚丙烯光氧化后的红外显微图像进行分析，发现在聚丙烯光氧化的不同阶段，其光氧化产物不同。光氧化0-8小时主要的光氧化产物为羧酸，其次为酮，并且随着光氧化时间的增加，羧酸的量逐渐减少，酮的量逐渐增加，光氧化12小时后酮成为主要的光氧化产物。本文首次证实了一种新的光氧化产物一羧酸酐在光氧化16小时后生成；在氧化32小时后，出现了羧酸酯产物。本文也对聚丙烯可能的光氧化产物生成机理进行了探讨。而在聚乙烯的光氧化过程中，酮是主要的产物，在氧化23小时后也有少量的酯生成。
　　 聚丙烯和聚乙烯的光氧化首先发生在表面，随着氧化时间的增加逐渐向内部扩展，其光氧化的强度由表面向内部逐渐减弱，研究显示，光氧化的强度在同一深度也是不均匀的。与聚丙烯相比，聚乙烯的光氧化过程进行的比较缓慢。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1前言

1.2红外显微成像(FT-IR Imaging)

1.2.1红外显微成像系统的组成

1.2.2红外成像显微镜的空间分辨率

1.2.3红外显微成像的工作模式

1.2.4红外显微成像的制样方法

1.2.5红外显微成像技术的应用

1.2.6红外显微成像技术的局限性

1.3红外显微图像的数据处理方法

1.3.1传统方法

1.3.2主成分分析方法

1.3.3其他方法

1.4聚烯烃的紫外光氧化

1.4.1红外光谱法在聚烯烃光氧化研究中的应用

1.4.2研究聚烯烃光氧化的其他方法

1.5本论文的主要内容和创新点

第二章化学计量学方法用于红外显微图像的分析

2.1红外显微图像的数据矩阵

2.2主成分分析方法

2.3主成分分析后的再处理

2.3.1主成分重建

2.3.2 RGB Display

2.3.3基于主成分分析的投影判别法

2.4其他分析方法

2.4.1多元曲线回归

第三章红外显微成像研究聚丙烯的紫外光氧化

3.1实验部分

3.1.1实验材料与仪器

3.1.2样品制备

3.1.3数据采集

3.2结果与讨论

3.2.1聚丙烯光氧化前后的红外光谱分析

3.2.2聚丙烯光氧化前后的红外显微图像分析

3.2.3聚丙烯红外显微图像的主成分分析

3.3小结

第四章红外显微成像研究聚乙烯的紫外光氧化

4.1实验部分

4.1.1实验材料与仪器

4.1.2样品制备和数据采集

4.2结果与讨论

4.2.1聚乙烯光氧化前后的红外光谱分析

4.2.2干涉条纹的消除

4.2.3聚乙烯光氧化前后的红外显微图像分析

4.2.3聚乙烯红外显微图像的主成分分析

4.3小结

第五章结论

参考文献

附录

研究成果和发表的学术论文

致谢

作者和导师简介