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紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

嘉峪檢測網        2019-09-12 10:47

時常聽到客戶說我們材料每批次都用紅外光譜檢測,且各批次紅外光譜圖也相同,為什么還是會出現材料質量問題呢?紅外光譜圖相同,材料就一致嗎?為了回答這個問題,咱們先看兩個案例。

 

案例1:某導光板,其中有一批次的導光板使用幾個月后出現發黃現象。用紅外光譜法測試良品導光板和發黃導光板的紅外光譜圖,二者的紅外光譜圖完全相同(見圖1)。但二者的玻璃化轉變溫度相差8℃(見圖2),玻璃化轉變溫度相差大表明二者的耐熱性、抗老化性能也會有差異。

紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

圖1    發黃導光板和良品導光板的紅外光譜對比圖

 

紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

圖2    發黃導光板和良品導光板的DSC升溫曲線對比圖

 

案例2:某導線外皮,在使用過程中出現開裂現象,而良品批次未出現此現象。用紅外光譜法測試良品和開裂導線外皮,二者的紅外光譜圖相同(見圖3)。但二者的熱重分析結果有明顯差異,雖然二者的失重臺階數、各臺階失重起始分解溫度和終止分解溫度也都非常接近,但各臺階失重重量有差異(見圖4)。在熱重分析圖譜上,600℃以前一般是有機物的分解,600℃以后的分解及最后的殘留質量一般是無機填料,所以從圖4可以看出,開裂導線外皮的有機物與填料比重分別為58%、42%,良品導線外皮的有機物與填料比重分別為66%、34%,開裂導線外皮中的填料含量比良品導線高8%。高分子材料中添加一定的填料,可以起到補強同時降低成本的作用,但同時材料的斷裂伸長率會降低,韌性會變差。就如本案例中,與良品導線外皮相比,開裂導線外皮的斷裂伸長率降低了35%左右(見表1)。斷裂伸長率降低,韌性變差,導線在經常彎折的部位就容易發生開裂現象。

紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

圖3    良品和失效品導線外皮的紅外光譜對比圖

 

紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

圖4-1    開裂導線外皮的紅外光譜圖

 

紅外光譜圖相同的高分子材料,材質就一致嗎?

圖4-2    良品導線外皮的紅外光譜圖

 

樣品名稱

拉斷伸長率(%)

拉伸強度(MPa)

失效導線外皮

121

15.64

良品導線外皮

187

18.26

表1  失效導線外皮與良品導線外皮力學性能測試結果

 

所以,現在可以非常肯定的回答開篇的問題,紅外光譜圖相同,材料的材質未必相同。在材料管控過程中,鑒別材料是否發生了變化,僅僅依靠紅外是遠遠不夠的,這是因為紅外光譜的測試原理是用紅外光照射有機物分子,分子中的化學鍵或官能團發生振動吸收,不同的化學鍵或官能團吸收頻率不同,在紅外光譜上將處于不同位置,從而可獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息,但是在具有相同官能團比如同系物及同類別的材料鑒別中有一定的局限性。所以在實際材料材質控制過程中,除了紅外光譜分析外,差示掃描量熱分析、熱重分析也是高分子材料批次一致性鑒別中必不可少的手段。

 

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來源:賽寶徐煥翔

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