目前市場上水槽塑料下水管常用的有PP (聚丙烯) 塑料管、ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物) 塑料管等幾種。其中PP管硬度高、韌性差、抗化學腐蝕、耐高溫。ABS管具有較高的耐沖擊強度和表面硬度, 在-40℃~100℃范圍內仍能保持韌性、堅固性和剛性, 耐化學腐蝕性好, 拉伸強度高。表面光滑, 具有優良的抗沉積性, 并能保持熱量, 不使油污固化、結渣和阻塞管道。且ABS管硬度低, 韌性好, 不容易沾油、結塊, 所以ABS管作為衛生潔具 (水槽、面盆) 的下水管更加合適。
PP和ABS兩種材質的下水管在人們的日常生活中, 從外觀上難以進行辨別。本文采用傅立葉紅外光譜 (ATR:Attenuated Total Refraction, 衰減全反射) 法對下水管材質進行快速鑒別, 為下水管材質的檢驗檢測提供了有效的技術支持。此檢驗方法特征性好, 所需試樣少, 幾乎不破壞樣品, 分析時間短, 結果準確可靠[1]。
1 實驗操作
1.1 實驗儀器設備
1.2 實驗樣品
兩件下水管樣品 (1號、2號) 。
1.3 實驗目的
快速鑒別兩件下水管樣品的材質。
1.4 實驗步驟
(1) 實驗參數設定
掃描范圍設定為4000cm-1~650cm-1, 分辨率設定為4cm-1, 掃描次數設定為32次, 掃描背景光譜。
(2) 在下水管樣品上切下一塊小薄片 (幾乎不破壞樣品) , 直接置于水平ATR儀鍺晶體表面上, 薄片尺寸可蓋住鍺晶體 (直徑2mm) 即可, 壓頭壓平。
(3) 樣品掃描約1min, 即可采集到下水管樣品的紅外光譜譜圖, 如圖1、圖2所示。
圖1 1號下水管紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectrum of No.1 drain pipe
圖2 2號下水管紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectrum of No.2 drain pipe
(4) 對采集到的下水管樣品的紅外光譜圖進行處理分析。
2 結果分析
分析圖3可得, PP的紅外標準譜圖[2,3]的特征峰出現在972cm-1、1165cm-1、1376cm-1、1460cm-1、2868cm-1、2952cm-1等波數附近。PP譜圖的一個主要特點是出現在1165cm-1和972cm-1處的[CH2CH (CH3) ]n的特征峰。由于PP每兩個碳就有一個甲基支鏈, 因此除了出現在1460cm-1處的CH2彎曲振動外, 還有很強的甲基彎曲振動譜帶出現在1376cm-1附近。另外, CH2的伸縮振動與CH3和CH的伸縮振動疊加在一起, 在2800cm-1~3000cm-1處出現了多重峰。甲基的吸收峰出現在1377cm-1、2868cm-1和2952cm-1處, 還有甲基的扭曲變形振動與亞甲基的扭曲變形振動吸收峰重疊并輕微漂移到1460cm-1附近。
圖3 PP紅外標準譜圖 (出自設備譜圖庫) Fig.3 Infrared standard spectrum of PP (from the device spectrum library)
分析圖4可得, ABS的紅外光譜[4]特征峰出現在1454cm-1、1494cm-1、1577cm-1、1598cm-1、3000cm-1、3023cm-1和3061cm-1等波數附近。其中包括聚丙烯腈的紅外特征峰:氰基C≡N的伸縮振動峰2237cm-1。聚丁二烯的紅外特征峰:1, 4-反式二取代烯烴中=C-H的面外彎曲振動峰966cm-1。聚苯乙烯的紅外特征峰:苯環上C-H的伸縮振動峰3000cm-1、3023cm-1、3061cm-1和3084cm-1;乙烯基上C-H伸縮振動峰2923cm-1和2853cm-1;苯環的骨架振動峰1494cm-1、1577cm-1、1598cm-1;苯環上C-H的面外彎曲振動產生的較強的峰700cm-1、760cm-1;還有苯環上C-H的面內彎曲振動峰1028cm-1。
圖4 ABS紅外標準譜圖 (出自設備譜圖庫) Fig.4 Infrared standard spectrum of ABS (from the device spectrum library)
對比圖1~圖4紅外光譜圖, 觀察紅外特征峰的位置, 可以看出:圖1與圖3、圖2與圖4物質的紅外特征峰出現的位置整體僅存在微小偏差。由此可得, 圖1與圖3物質是同一種材質, 即1號樣品為PP材質下水管;圖2與圖4物質是同一種材質, 即2號樣品為ABS材質下水管。
3 結論
實驗證明, 紅外光譜法是對聚合物進行成分分析的有效手段[5,6], 在鑒別下水管材質過程中對樣品需求量小, 幾乎不破壞樣品, 不消耗檢材, 具有特征性好、檢出速度快、準確度高的特點, 能簡捷準確地鑒別出塑料下水管材質的種類。
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