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珀金埃爾默紅外顯微成像系統(tǒng)用于多層復合膜各層結(jié)構(gòu)分析

閱讀:64      發(fā)布時間:2025-6-5
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引言 聚合物多層復合膜材料一般由多層不同聚合 物材質(zhì)組成,廣泛應用在各類功能包裝材料 中,如食品和藥品包裝等。例如食品包裝材料要求,內(nèi)層必須安全無毒,可與食 品直接接觸,而外層可以印刷產(chǎn)品信息等。根據(jù)不同應用需求,多層膜中間層材 質(zhì)會根據(jù)包裝柔韌性的相關(guān)要求而調(diào)整。根據(jù)不同應用領域及使用需求,聚合物 中多層膜的成分存在較大變化,會有多種材質(zhì)互相組合實現(xiàn)不同功能,故對這類 多層材料進行詳細成分分析極其重要。 帶有 ATR 成像附件的 PerkinElmer Spotlight™400 紅外成像系統(tǒng)(圖 1),可實現(xiàn)對厚度低至 2-3μm 的多層膜進 行快速結(jié)構(gòu)分析以及成分研究。

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實驗 將樣品垂直放置在樣品夾中,并水平切割至與樣品夾表面齊平,露出用于 分析的平整樣品表面。儀器測試參數(shù)如表 1 所示。 與傳統(tǒng)的非接觸式成像技術(shù)(6.25×6.25μm)相比,ATR 成像附件可以測 試更小尺寸樣品(1.56×1.56μm),從而可實現(xiàn)更薄多層膜樣品的材料層成 分分析。 本次測試過程中,分別對兩種不同材質(zhì)的聚合物多層膜樣品進行化學成像 分析。

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結(jié)果與討論 樣品 1 第一個多層膜樣品由五層聚合物材質(zhì)組成,總厚度約為 125 微米。該多層 膜樣品的可見光圖像如圖 2 所示。

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ATR 成像附件可以分別采集每層膜紅外譜圖,得到化學成分分布圖,利用 紅外數(shù)據(jù)庫檢索,從而分析每層膜化學成分材質(zhì),表 2 所示為多層膜樣品 1 中每層的材質(zhì)分析結(jié)果和膜層厚度。

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該可見光圖像提供的信息比第一個多層膜可見圖信息略多,因為該樣品膜 層中包含一層高反射率的金屬材質(zhì),故可見光圖像的層次較明顯。借助紅 外成像功能得到多層膜樣品 2 的紅外圖像圖,較可見光圖像更加直接形象, 如圖 5 所示。


多層膜樣品 2 中每層的結(jié)構(gòu)圖像和相應的紅外光譜圖如附錄 2 中所示。 


結(jié)論 配備 ATR 成像功能的 PerkinElmer Spotlight 400 紅外成像系統(tǒng)可用于多層 膜樣品各膜層微觀材質(zhì)化學成分分析,Spectrum IMAGE™軟件可以很方便 輕松的進行數(shù)據(jù)分析處理,得到樣品微觀區(qū)域詳細數(shù)據(jù),測試過程簡單方便。

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