塑料配方还原的头一步,是先判断这块塑料的基体是什么料。PE、PP、PVC、ABS、PC、尼龙这些,外观可能差不多,拿在手里软硬、颜色、光泽都接近,分子结构却完全不同。基体定不下来,后面分析助剂和填料就没有参照,所以这一步要先做扎实。
一、一块塑料一般由哪些部分组成
常见的塑料制品大体可以分成三部分。主体是树脂,也就是基体,它决定了材料的基本性能,比如耐热、韧性、透明与否。其次是助剂,用量通常不大,但各有分工:增塑剂让材料变软、更好加工,抗氧剂延缓加工和使用过程中的氧化发黄,阻燃剂让材料不容易烧起来,色母负责颜色。再次是填料,比如无机粉体或纤维,用来调整刚性、尺寸稳定性,或者降低成本。
配方还原的大致思路,就是把这几部分拆开:先把能溶出来的助剂和树脂分离,把有机部分和无机部分区分开,再分别定性,然后结合各部分的比例估算用量。整份配方是搭在基体上的,所以要先认基体。
二、红外光谱:先看分子的「指纹」
红外光谱看的是分子里有哪些化学键。不同的化学键吸收不同波段的红外光,每种塑料都有自己的「指纹」峰,拿来和谱库比对,是判断基体常用的办法。
比如含酯基、酰胺基、苯环的材料,在谱图上各有比较典型的吸收位置;含氯的 PVC、含腈基的 ABS,也都有能对上的特征峰。实际操作时,通常会在样品表面和断面分别取样,必要时先把表面涂层、印刷层去掉再测,这样谱图反映的才是材料本体。
三、热分析和元素分析:把相近的料再分开
热分析能帮着区分 PE、PP 这类红外上接近的料。差示扫描量热看熔点、玻璃化转变:结晶性的塑料有明显的熔融峰,不同的料熔点不同;非结晶的料主要看玻璃化转变出现在什么位置。热重看受热失重和残留:树脂和有机助剂受热会分解、失重,加进去的无机填料则留下来,从残留情况能看出有没有加无机填料,也能帮着估算填料大致占多少。
元素分析查有没有氯、溴、磷这类元素。有氯,能提示是不是 PVC;有溴、磷,往往提示加了阻燃剂。
这三类办法各看一个侧面,相互印证,基体的判断就更有把握。
四、基体之后:再看助剂和填料
基体认出来以后,才轮到下一步:里面加了哪些助剂和填料,比如增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、色母。
这一步通常要先拆分。用合适的溶剂把小分子助剂从树脂里提取出来,再用色谱、质谱这类手段分别定性;无机填料可以从灰分入手,结合元素分析判断是哪类物质。各组分认出来以后,再结合提取量、失重和残留估算大致用量,拼出整份配方的轮廓。基体判断得准,选溶剂、选方法就有了依据,后面的工作也更顺。
五、送检前说清这几件事
寄样之前把样品情况讲清楚,分析能少走弯路:
- 样品是颗粒、片材还是成品零件,有没有多层结构、喷涂或者印刷;
- 想弄清的只是基体是什么料,还是要连助剂、填料一起还原;
- 手头如果有已知的料可以做对照,可以一起寄来;
- 样品量尽量留足,拆分、定性都要用料。
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