金贝尔科技:傅立叶变换红外技术助力粘合剂测试和质量控制-光谱网

粘合剂无处不在，粘合剂测试也是如此。粘合剂存在于飞机、汽车、手机中，基本上随处可见。与钉子、螺栓和螺钉相比，高性能胶水通常有着显著的优势。

飞机制造工业就是示例之一。该行业用环氧树脂取代了传统的铆钉，显著降低了阻力，大大提升了燃油效率。然而，“粘接”工艺不仅限于工程应用，“强力胶”或氰基丙烯酸酯因其在医疗应用中快速粘合伤口的能力而广为人知。

由于粘合剂覆盖的应用越来越多，其混合物的复杂性也在增加。因此，我们需要使用一种安全而又简单的技术，来进行粘合剂测试，以确保其良好的粘合效果。

傅立叶变换红外技术是

一种强大的粘合剂分析方法

示例 1：紫外固化动力学研究

深入了解粘合剂的反应动力学，对于优化制造工艺而言至关重要。不仅如此，它还有助于确定何时可以开始下一个生产步骤。

图1：Bruker VERTEX 80 FTIR光谱仪，右侧有紫外线照射源，样品仓中有可加热的ATR附件；

图1所示为VERTEX80光谱仪，样品仓中带有可加热ATR附件，外部紫外线源的光纤通过ATR附件上的可调支架固定。另外，Bruker的铂金ATR，即单次反射的金刚石ATR，它也可以用于测试远红外范围。

图2：紫外辐照Bruker VERTEX 80 FTIR光谱仪，光源位于右侧，样品仓内透射附件；

除ATR技术外，透射技术也可作为分析工具。Bruker光学透射附件A043-N/Q，其带有水平样品支架，如图2所示。样品支架的高度可以调整，紫外线光纤支架的高度也可以调整。

OPUS光谱学软件用于数据采集，附加软件包OPUS/3D用于数据可视化和数据评估。图3显示了OPUS软件中用于显示时间分辨测量数据的3D图。

图3：OPUS光谱学软件中时间分辨快速扫描测量结果。左上角区域显示了FTIR光谱在反应时间过程中的变化，如3D图所示。右上角的区域显示了FTIR光谱中C-O和C-H键的峰值高度与时间的关系，用于监控反应速率。右下角区域显示了FTIR光谱图。

图4：C=C双键处的C-O-C基团（绿色曲线）以及C-H基团（粉色曲线）的强度随时间的变化

图5：快速扫描测量FTIR光谱

标准环氧树脂胶，用紫外线进行照射，开始其固化过程。使用FT-IR ATR采样方法，进行反应监测。固化前样品具有碳碳双键特征峰，然后，在反应过程中被碳氧键取代。借助傅里叶变换红外技术，通过检测每个化合键的含量变化，跟踪其化学变化。

在图4中，跟踪了这两个键在实验过程中的红外强度。当碳碳双键（紫色）消失时，碳氧键（绿色）上升。反应在20秒后减慢，最终停止。图5详细的显示了官能团的变化。从图中可以轻松地确定官能团的反应速率，从而提供有关反应机理的信息。

测试后，清洁“强力胶”可能“非常麻烦”。但是，如果使用ATR技术，来跟踪粘合剂的固化，就不用担心这个问题了。图6所示的Bruker Platinum ATR附件，是整片非常坚硬的金刚石晶体，可以轻松去除固化的环氧树脂胶水，为下次样品测试做准备。

图6：Platinum ATR附件中的单片金刚石

示例2：失效分析

胶水的质量不过关通常会导致产品意外失效。因此，在粘合剂质量控制中，失效分析具有很大的挑战性。

颗粒和其他污染物进入生产过程会破坏粘合效果。如果发生这样的问题，红外显微镜将大有助益。图7显示了使用Bruker的LUMOS II对粘合剂层内未知污染颗粒进行的分析。使用简单易学的OPUS软件可快速显示粘合剂层和污染物的光谱。通过将所测谱图与数据库进行比较，可以轻松地识别出污染物。

图7：左：固化粘合剂的谱（蓝）和颗粒污染物的谱（红）；右：在粘合剂层的可视显微图像上叠加的化学图像。

图8：Bruker LUMOS II 显微红外光谱仪

总而言之，布鲁克的傅立叶变换红外设备非常适用于分析各种粘合剂。在本文中，我们展示了如何找出潜在缺陷和研究紫外线（UV）固化动力学。借助我们易用的技术和创新软件，您必定能够强化与客户的“粘接”。

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