塑料牌号的鉴定方法与流程

本发明属于材料检测技术领域，具体是一种塑料牌号的鉴定方法，主要是通过红外光谱和二维相关红外谱图辨别塑料商业化牌号与目标牌号是否一致的方法。

背景技术：

塑料材料采用注塑、吹塑、挤出成型等多种加工方式制备各种零件与产品。塑料材料由专业的材料供应商供应，同一种塑料的不同供应商有各自的配方与商业化牌号。出于质量管理的要求，未得到终端制造商的许可，零件供应商不得以降低成本为目的而擅自更改材料的商业化牌号，为保证产品质量，总成产品的终端制造商需要对供应商提供的各零件的塑料商业化牌号进行认定。另外，当汽车产品出厂后使用一段时间，有时需要返厂对所用的塑料牌号进行再次鉴定，以判断其老化程度和是否失效需要更换。

在实际生产中，供应商出于成本、原材料供应或其他方面的原因，在未通知整车厂的情况下私自改变材料牌号，常用的鉴定塑料牌号的方法为红外光谱法，红外光谱是高分子材料中一种重要的分析手段，它常用来定性判断材料的材质。但当材料的材质即主成分一致时，虽然添加剂有所不同，不同塑料牌号的红外谱图非常相似，难以通过红外光谱直接分辨。另外，传统的红外光谱试样采用溴化钾压片法制作样品压片，而塑料材料采用熔融以后的熔体状态加工成型，成型后需要保持原材料的各项性能，在常温下难以完成塑料样品的溴化钾压片。

也有的厂商对不同的塑料牌号采集样品后，采用溶剂萃取，用气相色谱或液相色谱分离，之后用色谱、质谱等多种分析仪器联用手段获取样品各个组分的信息来判断异同，虽然色谱等方法分离能力很强，但过程非常繁琐，分析和分离的难度也较高，需要分析人员有极其丰富的经验。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种塑料牌号的鉴定方法，样品用量少，可在保持样品性质的情况下较为快速的分析待测牌号和目标牌号的异同，方便塑料牌号的鉴定和有效性分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种塑料牌号的鉴定方法，包括以下步骤：

1)从待测塑料零件和多个目标塑料牌号上取样0.5～3g，在专用热压膜机中以熔点温度加压，制成各个样品的薄膜试样；

2)对步骤1)中的薄膜试样于400～4000cm^-1的波数光谱段测定的红外光谱，对比待测塑料零件薄膜试样和各个目标塑料牌号薄膜试样的红外光谱谱图，初步比对鉴定，排除明显有差异的目标塑料牌号；

3)对步骤2)中剩余的目标塑料牌号薄膜试样以及待测塑料零件薄膜试样进行持续的等温热扰动，并测得不同时间下的各个薄膜试样的一系列红外谱图，经过吸光度转换、基线修正、标准化等谱图处理，通过二维相关分析软件转换为各自的二维相关红外谱；

4)对步骤3)中各个薄膜试样所形成的二维相关谱进行比对分析，鉴定待测塑料零件与目标塑料牌号材料的异同。

进一步地，所述步骤1)中薄膜试样的膜厚为15～500微米，各目标塑料牌号的熔点温度与各种类塑料的实际熔点温度一致，压片时的压力为4.9～24.5kN。

进一步地，所述步骤2)中通过观察红外谱图的峰位、峰强度、峰形的相似性来对比鉴定，选择。

具体地，所述步骤3)中热扰动的温度可选择150～300℃中的特定温度，微扰时间为8～10h。

又一步地，所述步骤3)中等温热扰动下测定一系列红外谱图采用原位红外谱图，或者制造专门的样品固定夹具保证每次测试扫描同一位置。

再一步地，所述二维相关红外谱图为同步谱或/和异步谱，所述二维相关红外谱图的图像为等强度图。

具体地，所述步骤4)中比对分析时，对比同步谱中的强峰或强峰簇的自动峰的峰位及其强度，对比交叉峰的正负号的异同来鉴别。

优选地，所述目标塑料牌号为ABS，PA66或改性PP；ABS的二维相关红外谱图在1000～1700cm^-1区间内对比同步谱中的强峰或强风簇的自动峰的峰位及其强度，对比交叉峰的正负号异同来鉴别；PA66在1800～2400cm^-1区间内对比同步谱中的强峰或强风簇的自动峰的峰位及其强度，对比交叉峰的正负号异同来鉴别；改性PP在700～1700cm^-1区间内对比同步谱中的强峰或强风簇的自动峰的峰位及其强度，对比交叉峰的正负号异同来鉴别。

本发明1)使用待测塑料零件和目标塑料牌号制成压片测得红外谱图进行比对和初步筛选，同时加测二维相关红外谱进行再次筛选，可以在红外谱图对比筛选后，将红外谱图难以分辨的较为接近的材料在二维相关谱中区分开来，快速而准确地鉴定出待测塑料零件与目标塑料牌号的材质是否完全一致；2)所用到的样品量较少，样品的性能有保证，熔融状态下可在不失样品固有性质的同时方便的制成压片，测试结果准确；3)可用于质量管理中原塑料供应材料的牌号认证和零件返厂后的失效分析鉴定中。

附图说明

图1为ABS待测塑料零件试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图2为ABS目标塑料牌号1试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的的红外谱图。

图3为ABS目标塑料牌号2试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的的红外谱图。

图4为ABS目标塑料牌号3试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的的红外谱图。

图5a，5b，5c分别为ABS待测塑料零件试样、ABS目标塑料牌号1试样、ABS目标塑料牌号2试样在1000～1700cm^-1的等强度二维相关红外谱。

图6为PA66待测塑料零件试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图7为PA66目标塑料牌号1试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图8为PA66目标塑料牌号2试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图9为PA66目标塑料牌号3试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图10a，10b，10c分别为PA66待测塑料零件试样、PA66目标塑料牌号1试样、PA66目标塑料牌号2试样在1800～2400cm^-1区间的等强度二维相关红外谱。

图11为改性PP待测塑料零件试样在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图12为改性PP目标塑料牌号1在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图13为改性PP目标塑料牌号2在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图14为改性PP目标塑料牌号3在400～4000cm^-1的波数光谱段测得的红外谱图。

图15a，15b，15c分别为改性PP待测塑料零件试样、改性PP目标塑料牌号1试样、改性PP目标塑料牌号2试样在700～1700cm^-1区间的等强度二维相关红外谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，便于更清楚地了解本发明，但本发明不局限于下述具体实施方式。

实施例1

以下试验采用Spectrum100FTIR红外光谱仪，DTGS检测器，分辨率为4cm^-1,测量光谱波数范围400～4000cm^-1，扫描信号累加32次。高温试验箱采用上海爱斯佩克LC-213，控温范围50～250℃。

ABS待测塑料零件所采用的目标塑料牌号的鉴别，包括以下测试步骤：

1)在ABS待测塑料零件上取样2～3g，同时在ABS目标塑料牌号1、ABS目标塑料牌号2、ABS目标塑料牌号3上取样2～3g；将4种试样分别在压膜机上熔融加压，压片时的压力为4.9～24.5kN，制成膜厚为15～500微米的薄膜试样；

2)将各个薄膜试样固定在与样品架匹配的专用夹具中，使得每次红外光谱测试扫描同一位置；4种样品分别测定红外光谱如图1至图4所示，图1中的ABS待测塑料零件试样与图2中的ABS目标塑料牌号1、图3中的ABS目标塑料牌号2的红外图谱在1381cm^-1和1184cm^-1处有两个较宽的强峰，而图4中的ABS目标塑料牌号3的红外光谱在这两处并无强峰，可以判断ABS待测塑料零件不为ABS目标塑料牌号3；

3)将剩余的3种薄膜试样放入高温试验箱中，采用温度170℃，进行热微扰处理9h，同时每一小时进行一次红外光谱采集，获取系列红外谱图；经过吸光度转换、基线修正、标准化等谱图处理，采用2D相关分析软件处理，获得2D红外同步相关谱等强度图，进行比对；

4)如图5a，5b，5c的等强度二维相关红外谱，图5b的ABS目标塑料牌号1，图5c的ABS目标塑料牌号2之间的二维相关红外谱相差极大，两图之间的自动峰和交叉峰的位置和数量明显不同；图5a中的ABS待测塑料零件试样的等强度二维相关红外谱与图5b中的ABS目标塑料牌号1的等强度二维相关红外谱基本一致，表明两者为相同的塑料牌号。

实施例2

以下试验采用Spectrum100FTIR红外光谱仪，DTGS检测器，分辨率为4cm^-1,测量光谱波数范围400～4000cm^-1，扫描信号累加32次。高温试验箱采用上海爱斯佩克LC-213，控温范围50～250℃。

PA66待测塑料零件所采用的目标塑料牌号的鉴别，包括以下测试步骤：

1)在PA66待测塑料零件上取样0.5～2g，同时在PA66目标塑料牌号1、PA66目标塑料牌号2、PA66目标塑料牌号3上取样0.5～2g；将4种试样分别在压膜机上熔融加压，压片时的压力为4.9～24.5kN，制成膜厚为15～500微米的薄膜试样；

2)将各个薄膜试样固定在与样品架匹配的专用夹具中，使得每次红外光谱测试扫描同一位置；4种样品分别测定红外光谱如图6至图9所示，相比于图6中的PA66待测塑料零件试样与图7中的PA66目标塑料牌号1、图8中的PA66目标塑料牌号2的红外谱图，图9中的PA66目标塑料牌号3在2500cm^-1～4000cm^-1强峰簇的透射率明显较低，可以判断PA66待测塑料零件不为PA66目标塑料牌号3；

3)将剩余的3种薄膜试样放入高温试验箱中，采用温度220℃，进行热微扰处理10h，同时每一小时进行一次红外光谱采集，获取系列红外谱图；经过吸光度转换、基线修正、标准化等谱图处理，采用2D相关分析软件处理，获得2D红外同步相关谱等强度图，进行比对；

4)如图10a，10b，10c的等强度二维相关红外谱，图10b的PA66目标塑料牌号1，图10c的PA66目标塑料牌号2之间的二维相关红外谱相差极大，两图之间的在1800～1900cm^-1处的交叉峰形状明显不同；图10a中的PA66待测塑料零件试样的等强度二维相关红外谱与图10b中的PA66目标塑料牌号1的等强度二维相关红外谱基本一致，表明两者为相同的塑料牌号。

实施例3

以下试验采用Spectrum100FTIR红外光谱仪，DTGS检测器，分辨率为4cm^-1,测量光谱波数范围400～4000cm^-1，扫描信号累加32次。高温试验箱采用上海爱斯佩克LC-213，控温范围50～250℃。

改性PP待测塑料零件所采用的目标塑料牌号的鉴别，包括以下测试步骤：

1)在改性PP待测塑料零件上取样2～3g，同时在改性PP目标塑料牌号1、改性PP目标塑料牌号2、改性PP目标塑料牌号3上取样2～3g；将4种试样分别在压膜机上熔融加压，压片时的压力为4.9～24.5kN，制成膜厚为15～500微米的薄膜试样；

2)将各个薄膜试样固定在与样品架匹配的专用夹具中，使得每次红外光谱测试扫描同一位置；4种样品分别测定红外光谱如图11至图14所示，图11中的改性PP待测塑料零件试样与图12中的改性PP目标塑料牌号1、图13中的改性PP目标塑料牌号2的红外图谱在1550～1640cm^-1处有肩峰，而图14中的改性PP目标塑料牌号3的红外光谱在1550～1640cm^-1无明显峰，可以判断改性PP待测塑料零件不为改性PP目标塑料牌号3；

3)将剩余的3种薄膜试样放入高温试验箱中，采用温度155℃，进行热微扰处理8h，同时每一小时进行一次红外光谱采集，获取系列红外谱图；经过吸光度转换、基线修正、标准化等谱图处理，采用2D相关分析软件处理，获得2D红外同步相关谱等强度图，进行比对；

4)如图15a，15b，15c的等强度二维相关红外谱，图15b的改性PP目标塑料牌号1，图15c的改性PP目标塑料牌号2之间的二维相关红外谱相差极大，两图之间的自动峰和交叉峰的位置和数量以及形状明显不同；图15a中的改性PP待测塑料零件试样的等强度二维相关红外谱与图15b中的改性PP目标塑料牌号1的等强度二维相关红外谱基本一致，表明两者为相同的塑料牌号。

本发明的鉴定方法简单易行，样品用量少，且测试时可保持样品的特性，可以快速准确的鉴别待测塑料零件所属的塑料牌号，在质量控制管理和失效性分析中可推广使用。

本说明书中未详细说明的红外谱图的比对，系列红外谱图转换为二维相关红外谱的数据处理方法，二维相关红外谱的特征对比等，均视为本领域普通技术人员公知的现有技术。

以上所述的具体实施方式仅仅是示意性的，本发明中所用到的技术术语的限定性修饰词仅为方便本发明的描述，本领域的普通技术人员在本发明塑料牌号的鉴定方法的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可衍生出很多形式，这些均在本发明的保护范围之内。