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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(hù)套所使用的高分子材料。該電纜樣品的外護(hù)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(hù)套切取一小部分（約26 mg），即可直接進(jìn)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(jìn)行識別。樣品用量太少時，難以進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)度曲線進(jìn)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(qiáng)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(jìn)行詳細(xì)分析，然后對這些氣體進(jìn)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(dá)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(tuán)的脫羧過程。釋放氣體中的有機(jī)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(jìn)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(qiáng)度曲線，并且與峰A的強(qiáng)度曲線進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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。