红外光谱分析做不好？制样有问题！资深工程师助您事半功倍

       红外光谱分析主要用于对被测物质分子进行分析和鉴定活动，常用于材料研发分析。由于测试样品成分及来源复杂多变，不同类型样品所适用的方法不同，红外光谱分析制样主要可以分为：压片法、糊状法、薄膜法（溶剂溶解成膜法、热压法制膜）、液体池法（液体测试、液膜测试）、气体池法等 。

       对于高分子材料及成品样品的分析来说，主要以测试粉体、树脂为主，日常测试的主要方法为热压法、溶剂溶解成膜法和 KBr 研磨压片法。三种测试方法存在差异，当然也会导致测试图谱存在一定的差异。我要测网特邀请国家先进高分子材料产业创新中心分析测试中心物理及热分析平台资深工程师刘瑶通过实际应用案例，为材料分析制样操作提供一些思路与方法。

刘瑶，国家先进高分子材料产业创新中心分析测试中心物理及热分析平台资深工程师，主要从事高分子材料分析表征，曾参与多项国家重点研发项目。发表多篇论文及论文。

       刘瑶介绍到，不同制样方法有不同的注意事项，比如采用热压法进行高分子材料测试时，需要先确定高分子材料种类，选择合适的热压温度，但对于未知聚合物的测试，建议以 160℃作为起始温度，从低到高进行验证。

       热压法测试过程则简单快捷，检测效率高，适用于生产大批次测试。但高温会造成材料内热敏成分出现异常，但是对于一般的稳定树脂基体的影响不是很大，适用于对于测试结果精度要求不高、或者仅用于主成分分析等场合。

       另一种方法，我们称为溶剂溶解成膜法，采用溶剂溶解成膜法制样时，需要确认样品种类及选择合适的溶剂，要求选择的溶剂为易挥发溶剂，且溶剂极性比较弱，不易与样品发生作用。可选取的溶剂包括但不仅限于：

       1、氯仿——可用于许多热塑性聚合物（例如苯乙烯类聚合物和聚醚）

       2、邻二氯苯——用于简单的乙烯基型聚合物（如聚氯乙烯）

       3、甲酸——用于许多聚酰胺

       4、间甲酚——用于某些聚酯和聚酰胺

       制样过程中，溶解液越浓，后期成膜越快速，建议取偏多一些样品，如果溶液浓度过低，所得图谱强度过低，需要多次成膜才能达到理想的效果。成膜载体可根据下方表格所示材料进行选择，某些材料在特定区间不吸收红外，无法测试，可按照需求选择舍弃改区域图谱，或者揭膜后单独测试薄膜。

常用溶液成膜载体类型

       备注1：以上以中红外设备（4000-400）cm-1 范围为例

    备注2：铝箔纸等材料也可作为成膜载体，但是质地软，容易造成薄膜破损，且本身材料特性，无法作为载体直接用于测试红外，所以必须要揭膜后单独测试薄膜或者使用 NAOH 溶液将其溶解后取出薄膜。

        还有一种KBr研磨压片法。采用 KBr 研磨压片法制样时，一般选择光谱纯的 KBr 颗粒。KBr 颗粒在使用前需要进行烘干，防止吸水，压好的晶片如果不能立即测试，需要保存在干燥环境下。粉体类样品在进行 KBr 压片时，其能与 KBr 相互研磨较均匀，测试出的图谱出峰清晰明显，且杂峰较少。聚合物树脂由于使用的是取粉末研磨，材料本身与 KBr 难以混匀， 导致测试会出现较多杂峰，且基线有一定偏移。

        KBr 压片在 3400 cm^-1 和 1640cm^-1 左右会出现水的吸收峰，研磨前即使溴化钾已完全烘干， 这种现象也依然会存在，容易导致在结果判断过程中出现误判的情况。

       使用 KBr 背景扣除法后，水的吸收峰有所减弱，但无法完全消除，在干燥环境下测试会有所减缓，因此，红外测试的房间及仪器需要保持干燥。

       强调KBr 研磨压片法中压片手法的影响

       KBr 研磨压片的手法也很重要，对图谱的质量会产生较大影响。使用 KBr 研磨压片时要注意样品与 KBr 的充分研磨，一般要求研磨至颗粒物在 2.5μm 以下（日常研磨大概10-20min）。研磨不充分测试时容易引起光散射，使基线出现偏移。压片时施加正确的压力和饱压时间也很重要，压力过大或饱压时间过长，可能会导致所制压片过于光滑，从而发生偏光现象，导致出现高强度尖锐峰，有时候甚至“拉平”或覆盖正常峰。

       KBr 研磨压片法中粉碎工具的测试差异

       树脂材料使用 KBr 研磨压片是相对比较困难的，主要是由于树脂材料很难粉碎到达到使用需求的均匀颗粒。常用粉碎工具如液氮粉碎后使用球压机研磨和使用细齿锉刀等工具辅助刮粉研磨，都难以满足压片的需求。

       采用液氮粉碎后使用球压机研磨测试和锉刀刮粉测试主要问题在于(4000-3500)cm^-1 处有干扰。液氮粉碎后研磨也不能达到很好的研磨效果，测试的图谱干扰大小差异不大。主要考虑是粉体粒径大小引起的干扰强弱，研磨/刮粉后压片测试经常会出现干扰现象，需尽量取更细致的粉末测试。部分较大硬块尽量不要取，容易压片不均匀，测试可能会出现尖锐峰或倒峰。

       最后，刘瑶总结：“不同的制样方法适用于不同的材料和领域，方法之间的测试结果也存在一定的差异，各有优劣，需要根据测试的目的和检测能力，选择合适的制样方法，才能达到事半功倍的效果。”