某位用戶向PerkinElmer提供了一個汽車工業(yè)所使用的電纜樣品，其分析目的是識別該電纜外護套所使用的高分子材料。該電纜樣品的外護套包含5個同心圓圈層，依次為：橡膠、織物、橡膠、織物、橡膠。構(gòu)成外護套的高分子材料中填充了大量的炭黑，因此難以直接用紅外光譜對這些材料進行識別。所以，我們決定使用熱重-紅外光譜（TG-IR）聯(lián)用技術(shù)，通過材料的分解產(chǎn)物對其進行識別。通過這種方法，可以*避免炭黑的存在對測試結(jié)果造成的干擾。
TG-IR分析：樣品處理 TG-IR分析一般不需要特別的樣品前處理措施。用比較鋒利的解剖刀從橡膠外護套切取一小部分（約26 mg），即可直接進行測試。根據(jù)一般性的規(guī)律，TG-IR分析的樣品用量通常在10mg到30 mg之間，以保證能夠?qū)?shù)量很少的釋放氣體進行識別。樣品用量太少時，難以進行正確的分析；而樣品體積太大時，沒有被氣流吹掃到的部分樣品可能燃燒（或者熱解）不*。
TG-IR分析：實驗方法熱重分析中使用流速為100 ml/min的氮氣進行吹掃，樣品的加熱速率為20 ?C/min。在熱重分析過程中，對樣品釋放的氣體產(chǎn)物的紅外光譜進行測量。每4秒鐘采集一張紅外光譜，光譜分辨率為4 cm-1。
TG-IR分析：結(jié)果討論下面對樣品的熱重測試結(jié)果和釋放氣體的紅外光譜強度曲線進行分析。可以看到，樣品存在三個主要的失重階段：個失重階段在15分鐘左右，第二個失重階段在24分鐘左右，第三個失重階段在29分鐘左右。與樣品的失重過程相對應(yīng)，紅外光譜強度曲線上可以看到三個峰。上述結(jié)果說明，樣品失重的同時也釋放出氣體產(chǎn)物。接下來我們對釋放氣體的紅外光譜進行詳細分析，然后對這些氣體進行識別。測試開始后10分鐘左右（樣品溫度約為200 ?C），在導(dǎo)數(shù)失重曲線上可以看到樣品重量的輕微下降，此刻之后
的釋放氣體紅外光譜顯示出-CH2 和-CH3 的伸縮振動吸收峰（峰A）。還可以看到樣品釋放出少量的二氧化碳，并且在15分鐘左右達到高值（如圖1和圖2所示）。樣品釋放出的二氧化碳可能來自高分子材料中的醋酸乙烯基團的脫羧過程。釋放氣體中的有機成分可能是由于添加劑的揮發(fā)，或者是因為高分子基質(zhì)的早期分解。事實上，接下來的失重過程中大量HCl氣體的產(chǎn)生可以進一步支持后一種假設(shè)。圖3顯示了HCl氣體的紅外光譜特征峰強度曲線，并且與峰A的強度曲線進行了比較。圖4 顯示了數(shù)據(jù)處理前與峰A疊加在一起的HCl氣體的紅外光譜，而圖5則顯示了扣除峰A后的HCl氣體的特征譜帶。
分析過程中氯hua氫氣體的產(chǎn)生證實了樣品中氯元素的存在。
接下來我們分析發(fā)生在24分鐘左右（樣品溫度約為500 ?C）的第二個失重過程中釋放的氣體。在這一溫度下，高分子材料發(fā)生明顯地降解，主鏈的斷裂產(chǎn)生了一系列不同的氣體分子，包括甲烷、乙烯、短鏈和中等鏈長的碎片。顯而易見的是，這些氣體分子的紅外光譜相互之間具有部分重疊。為了對這些氣體分子進行識別，可以觀察圖6顯示的數(shù)據(jù)庫氣體光譜與24.4分鐘時的釋放氣體光譜。圖7 顯示了各種氣體分子所對應(yīng)的紅外光譜強度曲線。
上述氣體釋放結(jié)束之后，從27分鐘開始直到測試過程結(jié)束，可以檢測到二氧化碳和微量的一氧化碳的釋放。
本實驗所用熱重分析儀為PyrisTM1 TGA。PerkinElmer可以同時提供熱分析儀器和紅外光譜分析儀器，能夠更好更全面地對樣品進行表征。
附錄附錄顯示了熱重-紅外光譜聯(lián)用技術(shù)分析結(jié)果的幾種圖形表示方式，為了節(jié)約空間而沒有在前面幾頁中給出。
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