Access Agilent 电子期刊，2014 年 6 月
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采用安捷伦便携式 FTIR 光谱仪进行材料可靠性鉴别
作者：John Seelenbinder 博士
安捷伦便携式 FTIR 全球营销经理
Alan Rein 博士
安捷伦便携式 FTIR 全球业务开发和商品化事业部
随着高级材料的不断发展，已经出现了各种聚合物、塑料、复合材料以及合成橡胶产品、部件和物品。这些不同种类的材料都有着相似的结构，但在配方上的一些人为细小变化使这些化合物具有不同的用途和性质。这就需要不同分析方法和技术来对这些材料进行快速认证和成分检验。随着部件来源全球化程度的逐渐增加，保证部件真实性以及检测假冒品、贴错标签或不符合性能指标的聚合物材料和部件就显得尤为关键。
因此材料可靠性鉴别 (PMI) 必不可少，其中傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 是分析这些高级材料的极有用技术。最近上市的安捷伦紧凑型便携式 FTIR 分析仪为聚合物、塑料、合成橡胶及复合材料的分析提供了一个新的手段。
图 1. Agilent 4300 手持式 FTIR（左）和 4500 系列便携式 FTIR 光谱仪（右）是真正意义上的无损分析仪，使您能够对任何尺寸和形状的物体进行原位测量
无需损毁样品
您现在可以将分析仪拿到材料或物体面前进行化学鉴定。对于那些体积太大、太贵重的物体，或者那些不影响其性能就无法切割的样品，采用 FTIR 这种真正意义上的无损方法就可实现更高质量的测量。
安捷伦紧凑便携的 FTIR 分析仪配备了新型软件和采样接口，使测量变得容易且能够获得优化的分析结果。有三种不同类型的数据分析技术能够完成 PMI：
- 通过聚合物材料的整体化学结构测量来识别材料。
- 通过测定特定聚合物或聚合物部件的化学组成来确定其是否满足使用所需的指标
- 通过测量聚合物中特定化合物的浓度以保证其满足物理性能或用户安全要求相关的指标
下面的每个例子需要分别采用不同的分析方法。应用简报 5991-4122EN 展示了安捷伦便携式和手持式 FTIR 系统能够无损地完成三种分析方案，本简报则专注于化学组成的测定。
判别分析确认材料与指标的匹配程度
FTIR 光谱库检索为许多常规鉴定分析提供了一种简单的方法。但对于聚合物密封垫，需要更详细的分析才能对材料进行区分、鉴定和验证。密封垫都有相似的 FTIR 谱，但因其配方的细微差异会带来不同的性能。安捷伦 FTIR 系统采用判别分析方法来分析一组材料以确定每个样品与预先设定的指标是否相符。
在这种情况下，首先会将代表一类材料性能指标的多个光谱存储起来。仪器采用偏最小二乘法或主成分分析以确定一个样品与这类材料的所有样品之间的共同点。简单地说，这种有效的方法能够快速确定一个样品是“好或坏”，是仿冒品还是真品。安捷伦的 MicroLab 软件能显示材料的鉴定结果，而可设置条件的报告功能可以做出“通过/未通过”的判断。
针对现场分析对 O 形圈分类
我们建立了一个判别模型作为例子，对用于石油行业的密封垫的 1 型 FKM O 形圈进行鉴定。模型采用了偏最小二乘判别分析 (PLSDA) 技术。
我们用八个不同种类的 FKM 材料样本建立了一套校准样本。这些材料都具有相似的配方，但每种材料都具有独特的性能，因此，区分 FKM 的类型就显得十分重要。
为了使不同的 FKM 组别之间获得好的分离，我们将目标组 1 型 FKM 赋值为 1，而其他七组样品的光谱（包括 FKM 和其他弹性体）则根据其与目标组的化学组成差异程度，分别赋值 10 到 20 之间。这一系列的值使模型能够准确地将 1 型 FKM 与包含了其他种类的弹性体的 FKM 类型区分开来。经交叉验证的分类结果见图 2。
我们将上面显示的校准曲线纳入了 Microlab PC 方法。我们采用了条件报告功能显示信息“Confirmed FKM Type 1”，提示样品处于目标组内（图 3），而“NOT FKM TYPE 1”提示样品非目标组。
现场材料分析的可靠性鉴别
全球制造行业对于聚合物材料性能指标的鉴别和确认、确保产品的真实性以及检测假冒产品都有着巨大的需求。Agilent 4300 手持式 FTIR 和 4500 系列便携式 FTIR 光谱仪采用三种不同的分析方法来进行材料可靠性鉴别。无论您需要通过光谱搜索、判别分析还是定量分析来验证一种材料的种类和性能指标，可靠的安捷伦光谱仪都能够满足需求。
如您必须对材料进行鉴别且又希望能随时随地进行 FTIR 测量，请参见完整版应用简报 5991-4122EN 获取更多信息。安捷伦科技公司感谢精密聚合物工程有限公司 (Precision Polymer Engineering) 为本次评估提供的材料样本以及有关合成橡胶用途相关的宝贵资料。
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