基于FTIR光谱技术对可生物降解材料中添加PE/EVA组分的定性定量分析

作者：尚超男; 谢艳丽; 高峡; 周雪晴; 赵振东; 马佳鑫; 崔芃; 魏晓晓; 冯玉红^*; 张名楠^*

来源：光谱学与光谱分析, 2022, 42(11): 3380-3386.

DOI：10.3964/j.issn.1000-0593(2022)11-3380-07

• 红外光谱技术
• 聚类分析
• 定性定量检测
• 一次性不可降解塑料

以海南禁塑名录(第一批)中禁用不可降解塑料聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为目标物，按不等质量梯度分别与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)等可生物降解聚合物熔融共混，进行复合物中PE和EVA的定性定量分析研究，以期为市场监督禁塑组分的违规添加提供数据。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合聚类分析，对PE-PBAT、 EVA-PBAT、 PE-PLA和EVA-PLA二元共混体系中的68个自制样品进行目标物鉴别及定量分析。结果表明，将所有光谱数据采用化学计量法分析研究，其聚类分析法可将样品分为3类，全波段下A=14,R2X(cum)=0.997,Q2(cum)=0.992。FTIR解析以峰形和峰位置筛选定性特征峰，以峰强变化筛选定量特征峰，其中PE-PBAT和EVA-PBAT体系有定性特征峰2 918和2 850 cm-1,定量特征峰2 918, 2 850, 1 714和727 cm-1; PE-PLA体系有定性特征峰2 918, 2 850和718 cm-1,定量特征峰2 918, 2 850和1 747 cm-1,另外1 460 cm-1谱带的强弱与组分比例不相关的特点可用于辅助定量；EVA-PLA体系包含定性特征峰2 918, 2 850, 1 237和718 cm-1,定量特征峰2 918, 2 850和1 740 cm-1,红外定性分类结果与化学计量分析一致。进而探究峰强度比与禁塑组分含量的相关性，Spectrum Quant软件建立的定量模型表示：PBAT基共混材料的2918/727峰强度比与PE或EVA含量存在高度相关性，PE-PLA共混材料中2 918/1 460峰强比与PE含量存在高度相关性，EVA-PBAT共混材料中2 918/1 740峰强比与EVA含量有高度相关性；盲样验证显示残差值在±2.7%内。FTIR技术在禁塑组分PE和EVA定性定量分析中方法可靠，可实现简便快捷的半定量分析。

• 单位
  北京市科学技术研究院; 海南大学; 北京市理化分析测试中心