【应用UV/VIS光谱分析现代塑料领域中的聚合物】

现代聚合物的品类日益增多，其性能也越来越多地依靠化学分析技术进行研究。除了众多常规费时费力的检测方法(如气相色谱法、液相色谱法)之外，新的UV/VIS(NIR)光谱检测分析技术也得到了日益广泛的应用。

成为独特的聚合物材料

如今，人们已经无法想象没有聚合物的世界是何景象，聚合物塑料材料的品种类型还在不断的发展壮大。起初，塑料仅是简单地作为橡胶或者生胶类材料的替代品，而今，聚合物已经发展成为一种独立的材料体系。

不仅如此，聚合物的用途也从单一的基础材料发展到了多功能包装材料。如同像塑料本身的发展一样，聚合物分析技术也在不断改进提高。最初，对聚合物材料的检测分析大多是一些简单的机械性检测，例如拉伸、压缩或者弯曲试验，直至今日，这些机械性能的检测都是聚合物实验室必备的检验。与此同时，越来越多的化学分析方法进入了聚合物分析检测的市场。

其中就包括FTIR傅立叶变换红外分析技术，应用该技术能够界定聚合物组成成分、比例，分析聚合物所使用的活性剂、添加剂，可在几秒内区分不同的聚合物类型和等级。把FTIR与热学分析方法耦合的检测技术能清楚揭示塑料材料受热状态的特性和受热状态时释放出来的物质与其特性之间有何关联。

常青的UV/VIS(NIR)技术

在现代化聚合物要求提高的同时，对聚合物检测分析技术的要求也在提高。塑料产品研发和质量保证所需的程序复杂的气相色谱和液相色谱分析技术及样品制备也都列入实验室检测分析工作中了。然而，另一种古老的分析技术—— UV/VIS(NIR)光谱分析技术也在聚合物的检测分析中得到了应用。

利用UV/VIS(NIR)光谱检测分析法可以完成对聚合物不同性质的测定，例如特种塑料在特定波长范围内的透射率。了解这一性能，即可在远程操作控制时只允许特定的频率穿透覆盖物、被接收器所接收，而其他所有波长都被带通滤波器所过滤。在这种情况下，UV/VIS/NIR系统就能够用于带通滤波器滤波质量或者脉冲坡度的检验了。

岛津公司开发了两种有更加广泛用途的UV/VIS检测分析系统新产品。这两种新产品中都使用了自主研发的Lo-Ray-Ligh滤波器，提供了全新水平的辅助光和散射光功能。利用这一技术，带有复式单色器的UV 2700型检测仪即可对吸光度达8Abs(无量纲量，表示的是光的吸收程度)的被测样本进行透射率检测。

图1. 利用配用了复式单色器的UV 2700型光谱仪可对吸光度达8Abs的样本进行检测分析。

图2. 手动旋转被测样本的新型样本支架。

可旋转样本的专用支架

在液晶显示器和太阳镜中使用的聚合物材料品种越来越多。由于太阳会发射出一些人类肉眼不可见的光线，因此太阳镜的聚合物只允许可见的光线透过。这样就明显地减少了透过太阳镜的光线量。为了能够更精确地测定这种透光效果，岛津公司集中精力开发了新型的UV/VIS系统专用的检测样本支架，可以旋转着对被测聚合物样本进行检测。

在检测分析中，将两块相同的聚合物样本放置在检测位置。先利用交叉偏振光进行检测，然后利用平行偏振光进行检测，检测过程中两个被测样本相向旋转。在平行偏振光检测时，被测聚合物材料的典型吸光度在0.7Abs，当样本旋转90°时得到的吸光度最大，平行偏振光检测曲线如图3所示。可检测范围在650~400 nm之间，数据采集率保证在0.1 nm。在平行偏振光检测中，典型的吸光度为5Abs(0.001%的透光)，有很好的光谱吸收范围。

图3. 偏振光的光谱比较。

聚合物中蕴含的防护机制

新型UV/VIS系统的另一个附件是UV2600检测仪使用的ISR2600集成球。特种光伏技术对所使用的材料提出了很高的要求：在激励的市场竞争中，效率和长寿命的意义和作用日益突出。为了保护好敏感的光伏半导体元器件就要使用不同的聚合物材料，其中像PET聚对苯二酸乙二醇酯和EVA乙烯-乙酸乙烯酯等都是最常用的保护光伏元器件的聚合物材料。不仅仅是风和气候会损害光伏太阳能电池板，太阳光和大气的共同作用也可以影响仪表板聚合物的防护功能。因此，理解聚合物防护机制也就有着重要的决定性意义了。

为充分了解聚合物的防护机制，将相关聚合物放入不同环境的气候模拟设备中在人工紫外光灯的照射下进行老化处理，然后对其透光性能或者反光性能进行检测分析。随着光照时间的延长，聚合物在可见光和紫外光光波范围内的透光性下降(如图4所示)，而光伏设备的性能和效率也会下降。这一检测通常也应用UV/VIS系统和集成球来完成，以便能采集到全部的透光性能数据(散射的和定向的)。在上述检测分析中，UV2600的集成球提供有如下优点：利用它的第二个铟-镓-砷探测器(InGaAs)使其能够完成灵敏度高达1400 nm的检测，从而能够在一次检测中完成直至NIR近红外光谱范围的透光度或反射性能检测。

图4. 聚合物薄膜在UV/VIS范围内透光性的变化。

此外，该检测技术还可以提供许多有用的辅助信息：可以简单地利用控制软件中的控制选项判定被测样本检测位置处在VIS光谱范围内的色标值，从而对涂层材料以及其透光性、反射性和颜色特性进行测定，能够为质量保证、光伏材料的研发提供可以检验的检测数据。

在许多UV/VIS光谱检测系统用户都习惯了现在的应用时，这一检测技术本身也在不断发展和完善，不断开辟新的应用领域。

扩展阅读

聚合物光谱分析技术

聚合物越来越多的被当作有着明确定义的特殊性能的特殊材料来使用了。为了也能够对具有特殊性质的聚合物进行检测分析，检测仪常常需要一些特殊的检测辅助装置。例如可以旋转被测样本、对聚合物(在不同射入光线情况下)不同的吸光性能进行检测的样本支架。利用集成球也能够对老化处理后的聚合物性能进行检测分析。