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了解使用FTIR 对镀膜材料进行定性和厚度分析

发布时间:2022-01-11   点击次数:193次

前言:镀膜材料具有多种用途。有些材料镀膜纯粹是为了美观,而大多数材 料镀膜都是根据其物理性质进行应用的,例如能否抑制产品氧化或风 化引起的磨损,能否粘结两种互不相容的材料(例如使用底漆的情 况)等等。此类保护性镀膜通常为多层工业镀膜,其工艺流程中涉及 基底材料、基底预处理、底漆/粘合剂施涂以及用于密封镀膜的面漆 或膜压层。为了确保镀膜得到有效施涂和固化,在生产过程中工程师 进行下一道工序之前必须等待一段规定的时间。然而,时间的长短可 能随着工艺相关条件的不同而变化,因此必须要等待最长的时间才能 确保产品可以进入下一工序。


FTIR 检测技术一直用于涂布工艺,但过去主要是 用于研究和开发应用,因为传统的FITR红外光谱仪器必须 在实验室环境中使用,必须将小型样品或大型样 品的小片送往实验室进行分析,而不能在关键时 刻或生产过程中进行测量。安捷伦的手持式 FTIR 系统采用创新的采样技术,使得 FTIR 分析仪不仅 限于实验室分析,还能用于生产车间或者需要对 样品进行分析的任何地点。此性能对于需要在现 场进行测量,或者由于样品体积过大而无法在实 验室条件下进行测量的情况意义重大,因为并非 所有样品都可以在出现问题时取一小片带回实验 室进行测量。


FTIR 技术应用示例 对材料的镀膜进行鉴定是一项繁琐的工作,尤其 是在样品外观相同的情况下。有时,必须要对不 同的材料进行实时鉴定。镀膜是可供鉴定材料中 一个很好的示例,因为大多数镀膜、底漆和粘结 材料都是由有机化合物制得。图 1 展示了使用配 备漫反射采样探头的 Agilent 4100 ExoScan FTIR 测 定聚氯乙烯 (PVC)、聚氨酯 (PU) 和聚偏二氟乙烯 (PVDF) 之间差异的示例。谱图显示这些材料很容 易相互区分。 在这一具体实例中,PVDF 镀膜被用于需要耐风 化、耐紫外线和耐溶剂的终端产品上。应当注意, PVDF 镀膜还是上述三种镀膜中最昂贵的一种。由 于三种样品外观相同,因此仅靠肉眼判断可能造 成在具体应用或情形中选错镀膜,导致为客户选 错产品。 每类镀膜的用途有所不同,选错的镀膜可能导致 基底迅速风化,镀膜失效。反之,如果在不需要 采用 PVDF 的情况下选用 PVDF,将会给供应商造成 损失,因为这种镀膜与其他镀膜相比更加昂贵。

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FTIR 发挥优势的另一项应用是镀膜的固化过程。测 定固化过程是否完成或者确定应当采用的最佳固化 速率和温度是一项棘手的任务。我们采用配备漫反 射采样探头的 ExoScan FTIR 建立了分为两部分的环 氧底漆固化曲线图。固化时间在 0 至 308 分钟范围 内,以特定的时间间隔。样品在室温下固化以建立 基线数据。图 2 显示出了代表性数据和谱图中变化 明显的具体区域。这些变化可用于确定环氧树脂/ 固化剂混合物的固化程度。可轻松建立固化程度与 固化时间的关系曲线,利用该曲线可以在采集材料 样品时设定固化完成情况的合格/不合格标准。

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FTIR 技术应用示例 这些示例表明 FTIR 能够轻松鉴定镀膜并完成更为 复杂的评估固化情况的任务。手持式 FTIR 还可用 于测定实际镀膜的污染程度、镀膜厚度、阳极氧 化层厚度,甚至还可用于加速风化研究,测定镀膜的长期性能。其他示例表明,安捷伦的便 携式 4100 Exoscan FTIR 可广泛用于镀膜行业,并 且适用的样品种类在日益增加。


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