27.08.2026
ИК-спектроскопия для решения бизнес-задач
ИК-спектроскопия — эффективный способ идентификации типа полимера. Принцип исследования прост: на колеблющиеся молекулы подается пучок ИК-света, и, когда частота поданной электромагнитной волны совпадает с частотой колебаний молекул, можно увидеть соответствующую полосу на спектре.
Преимущества
У метода ИК-спектроскопии есть следующие преимущества:
1) оперативность: собственно работа по снятию спектра займет только 3 минуты, правда, его анализ порой может длиться несколько суток;
2) довольно большой объем информации, который можно получить почти мгновенно: идентификация материала осуществляется путем сравнения полученного спектра с библиотекой, которая может содержать от сотни до миллиона спектральных картин разных веществ (рис. 1).
3) отсутствие необходимости в специальной пробоподготовке и дорогих расходниках. Современная спектроскопия позволяет исследовать вещества в любом агрегатном состоянии: газообразном, жидком, твердом (включая порошки).
Для исследования полимеров чаще всего применяются приставки многократного отражения (рис. 2). Здесь кристалл имеет площадь всего 1 мм², а значит, для исследования достаточно 1 гранулы. Сигнал накапливается, и спектр получается более селективным.
Недостатки
Безусловно, есть у этого метода и недостатки:
1) сильное взаимное влияние компонентов. Исследуемый материал обычно не чистый полимер, а компаунд, поэтому на кристалл спектрометра помещается клубок из переплетенных функцио-нальных групп, цепей, объединенных химическими, ван-дер-ваальсовыми и водородными связями, а также групп-антагонистов. И все они влияют на положение, интенсивность или расщепление спектральных полос, что, конечно, не облегчает работу исследователя. Поэтому, если нужно получить больше информации об образце, важно изначально нужно узнать о нем больше: где применяется, какими свойствами обладает. Это сможет сфокусировать внимание оператора на тех или иных группах;
2) метод не информативен для высоконаполненных композиций (особенно саженаполненных), неорганических веществ, двухатомных молекул и металлов;
3) полосы на спектре — это «маркеры» функциональных групп. Не всегда, когда полимеры имеют разную структуру, но один набор мономеров, их можно различить исключительно спектральными методами.
Решение задач
Какие же задачи решает коммерческая лаборатория с помощью ИК-спектроскопии?
Во-первых, осуществляет интерпретацию состава компаунда. Это делается с разными целями от исследования состава продуктов конкурентов до выявления фальсификата. На рис. 3 демонстрируется спектр изделия, которое было реализовано заказчику как продукция из полисульфона (PSU), однако спектральная картина соответствует полиамиду.
Во-вторых, ИК-спектроскопия эффективна при исследовании причин брака и дефектов.
В-третьих, этот метод может использоваться не только для качественного анализа, но и для количественного. Безусловно, это делается в редких случаях: все же ИК-спектроскопия — качественный метод, и для применения ее в количественных целях необходимо построение градуировочной зависимости.
В Центре коллективного пользования (ЦКП) компании «МЕТАКЛЭЙ Исследования и Разработки» реализуются две количественные методики: исследование количества двойных связей в ПЭ-пленке (рис. 4А) и количества привитого малеинового ангидрида (МАН) в полиэтилене (рис. 4Б).
В-четвертых, ИК-спектроскопия вполне применима для исследования процессов старения и биодеградации полимера (это нужно для прогнозирования срока жизни изделия из пластмасс). Как правило, метод реализуется до и после ускоренного УФ-, термо- и биологического старения. На рис. 5 видно, что со временем пики валентных колебаний связей -СООН, -ОН и -СОН становятся более интенсивными, увеличиваются площади пиков деформационных колебаний связи -С-Н.
Преимущества
У метода ИК-спектроскопии есть следующие преимущества:
1) оперативность: собственно работа по снятию спектра займет только 3 минуты, правда, его анализ порой может длиться несколько суток;
2) довольно большой объем информации, который можно получить почти мгновенно: идентификация материала осуществляется путем сравнения полученного спектра с библиотекой, которая может содержать от сотни до миллиона спектральных картин разных веществ (рис. 1).
3) отсутствие необходимости в специальной пробоподготовке и дорогих расходниках. Современная спектроскопия позволяет исследовать вещества в любом агрегатном состоянии: газообразном, жидком, твердом (включая порошки).
Для исследования полимеров чаще всего применяются приставки многократного отражения (рис. 2). Здесь кристалл имеет площадь всего 1 мм², а значит, для исследования достаточно 1 гранулы. Сигнал накапливается, и спектр получается более селективным.
Недостатки
Безусловно, есть у этого метода и недостатки:
1) сильное взаимное влияние компонентов. Исследуемый материал обычно не чистый полимер, а компаунд, поэтому на кристалл спектрометра помещается клубок из переплетенных функцио-нальных групп, цепей, объединенных химическими, ван-дер-ваальсовыми и водородными связями, а также групп-антагонистов. И все они влияют на положение, интенсивность или расщепление спектральных полос, что, конечно, не облегчает работу исследователя. Поэтому, если нужно получить больше информации об образце, важно изначально нужно узнать о нем больше: где применяется, какими свойствами обладает. Это сможет сфокусировать внимание оператора на тех или иных группах;
2) метод не информативен для высоконаполненных композиций (особенно саженаполненных), неорганических веществ, двухатомных молекул и металлов;
3) полосы на спектре — это «маркеры» функциональных групп. Не всегда, когда полимеры имеют разную структуру, но один набор мономеров, их можно различить исключительно спектральными методами.
Решение задач
Какие же задачи решает коммерческая лаборатория с помощью ИК-спектроскопии?
Во-первых, осуществляет интерпретацию состава компаунда. Это делается с разными целями от исследования состава продуктов конкурентов до выявления фальсификата. На рис. 3 демонстрируется спектр изделия, которое было реализовано заказчику как продукция из полисульфона (PSU), однако спектральная картина соответствует полиамиду.
Во-вторых, ИК-спектроскопия эффективна при исследовании причин брака и дефектов.
В-третьих, этот метод может использоваться не только для качественного анализа, но и для количественного. Безусловно, это делается в редких случаях: все же ИК-спектроскопия — качественный метод, и для применения ее в количественных целях необходимо построение градуировочной зависимости.
В Центре коллективного пользования (ЦКП) компании «МЕТАКЛЭЙ Исследования и Разработки» реализуются две количественные методики: исследование количества двойных связей в ПЭ-пленке (рис. 4А) и количества привитого малеинового ангидрида (МАН) в полиэтилене (рис. 4Б).
В-четвертых, ИК-спектроскопия вполне применима для исследования процессов старения и биодеградации полимера (это нужно для прогнозирования срока жизни изделия из пластмасс). Как правило, метод реализуется до и после ускоренного УФ-, термо- и биологического старения. На рис. 5 видно, что со временем пики валентных колебаний связей -СООН, -ОН и -СОН становятся более интенсивными, увеличиваются площади пиков деформационных колебаний связи -С-Н.