拉曼光谱法检验泡沫塑料的研究
姜红#，鞠晨阳#，盘永平#，马枭#，李春宇#，陈敏曙2
（1.中国人民公安大学刑事科学技术学院，北京100038；
2.同方威视技术股份有限公司，北京100084）
摘要建立一种简便快速、准确无损的检验泡沫塑料的方法，利用RT2000拉曼检测仪，对40个不同品牌、不同用途的泡沫塑料样品进行分析检验。依据拉曼光谱图中拉曼特征峰的不同，对每个样品的拉曼光谱图进行分析比较，根据所用塑料及填料的不同，可以对泡沫塑料样品进行区分。该检验方法操作简便，结果准确可靠，无需特殊的前处理且无无样品，为公安机关实际办案提供一种有效的分析方法。 关键词拉曼光谱法；泡沫塑料；填料；比较分析
中图分类号:TQ320.7文献标志码:A文章编号：1009-5993（2019）02-048-6
Research on Foam Plastics by Raman Spectroscopy
JIANG Hong1#JU Chen-yang1,PAN Yong-ping1#MA Xiao1,
LI Chunpu1,CHEN Min-fan2
(1.College oO Forensic Science,People(s Public Security University oO China,
Beijing100038,China;2.Nuctech Co.,Ltd.,Beijing100084,China) Abstract：To establish a sCnplc,1st and non-destructive testing method fs foam plastics,40dCferent
b6andsand dc i e6entusesoiioam sampeesa6eanaeyeed and tested bytheRT2000Raman detecto6.Ac-co6dcngioihedc i e6enceoiRaman cha6acie6csiccpeak cn Raman speciog6am，iheRaman speciog6amoi each sampeewasanaeyeed and compa6ed.Foam sampeescan bedcsicngucshed acco6dcngioiheiypeoi plastic and fCles used.The method is sCnplc to operate,accurate and reliable,w让hout special pretreat-meniand wcihouidamage，whcch peoecdesan anayicca0meihod ioeihepeacicca0hand cngoicasesby pub ccsecueciyoegans.
Key words:Raman spectroscopy；foam plastic；fCles；comparative analysis
0前言
泡沫塑料是以塑料为基本组成、内部具有无数 微小气孔结构的复合材料[1]，它具有密度小、导热性低、吸音减震、抗压强度高等特性。随着人民生活水平的不断提高，泡沫塑料的应用越来越广泛，目
前已被广泛应用于交通、建筑、包装等行业中。因此，在各类案件现场经常能提取到泡沫塑料，通过对提取到的泡沫塑料进行检验，可以为侦查破案提供线索，指明方向，为证实犯罪提供科学的依据。
在一次案件中，有人报案称某公园里发现一名遇害女孩的尸体。女孩只穿了一只鞋，警方推断这
基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC0822004）
作者简介：姜红（1963—），女，硕士，教授，主要从事微量物证分析工作。—48—
很可能是抛尸现场，现场未遗留其他物证。经过仔细勘查，在女孩的袜子上发现了极少量的白小颗粒。送到技术部门经过刑技人员检验，确定该白小颗粒为泡沫塑料，警方结合案情，推断嫌疑人是用装家电的包装箱进行抛尸的+21这个发现为侦查破案提供了有利的线索，该案迅速得以破获。目前已有人利用红外光谱法对聚苯乙烯（EPS）泡沫塑料进行了检验研究+3］，笔者利用拉曼光谱法对泡沫塑料进行了检验研究，取得了较好的实验结果。拉曼光谱法具有简便、快速、无损等特点，在很多领域已得到广泛的应用+41 1实验部分
111实验仪器及条件
热熔胶封箱机
实验仪器:RT2000便捷式拉曼检测仪，北京同方威视技术股份有限公司。
实验条件：激光波长为785nm，激光功率为80 MW，积分时间为50s，光谱采集范围为200-3500 cm-1，电压为220V，采集方式为点扫描。
1-2实验样品
不同品牌、同一品牌不同用途的泡沫塑料样品40个（见表1））
2实验方法
22重现性实验
为考查实验方法的稳定性和样品的均匀性，随机选取8#样品，在上述实验条件下，对样品的同一部位用拉曼光谱仪平行测定5次。对10#样品的正面、反面和侧面分别进行测定。
2.2最小检出量实验
为了考查该方法的灵敏度，进行最小检出量实验。选择15#样品，用剪刀分别剪取面积依次为1.0cm s1.0cm、0.8cm s0.8cm、0.5cm s0.5cm、0.3cms0.3cm的A、B、C、D4块大小不同的样品，在同一实验条件下，分别对其进行拉曼光谱检测）2.3利用拉曼光谱法对泡沫塑料样品进行检验
在上述实验条件下，利用拉曼检测仪分别对收集到的泡沫塑料样品进行测定。
3结果与分析
32实验的可行性分析
通过对8#样品5次测定结果进行分析，发现5次测定的拉曼光谱图的峰数、峰位、峰形和峰强基本一致（见图1），表明利用拉曼光谱法检验泡沫塑料的方法重现性很好，实验结果准确可靠。
图18#样品的重现性实验拉曼光谱图
通过对10#样品3个不同部位的测定结果进行分析，发现样品的正面、反面及侧面其拉曼光谱图基本-致（见图2），说明同—种泡沫塑料样品的均匀性较好。
图210#样品的3个不同部位的拉曼光谱图
3.2最小检出量结果分析
用拉曼检测仪分别对4块大小不同的样品进行检测，实验结果见图3。忽略宇宙射线和尖锐峰等其他因素的干扰,A、B、C样品的拉曼光谱的峰数、峰位、峰形、峰强基本一致，而D样品的拉曼光谱图峰数、峰位、峰形明显发生变化，造成了实验测量的误差，其原因可能是检材大小小于激光光斑面积，导致激光的非弹性散射产生的拉曼效应不足⑸。因此，该实验的最小检出量应为0.5cm s 0.5cm。
3.2泡沫塑料的拉曼光谱分析
3.3.1泡沫塑料样品的分类与填料分析
通过分析发现，泡沫塑料样品大体可以分为两大类：第I类为EPS泡沫塑料，第％类为聚乙烯（PE）泡沫塑料，分类结果见表2。
EPS泡沫塑料的拉曼特征峰主要有622cm'1、790cm-1、1000cm-1、1029cm-1、1152cm-1、
—49
—
表1泡沫塑料样品表
样品编号样品名称样品来源及用途1EPS半硬发泡体泡沫塑料山东恒丰多功能搅拌机外包装 2EPS半硬发泡体泡沫塑料广东广州南陵立式冷藏柜外包装
3EPS半硬发泡体泡沫塑料山东济河食用菌养殖园外包装
4EPS半硬发泡体泡沫塑料苏泊尔电水壶外包装
5EPS半硬发泡体泡沫塑料陕西宝鸡开元果业水果包装箱
6EPS半硬发泡体泡沫塑料云南玉溪孙氏蔬菜包包箱
7EPS半硬发泡体泡沫塑料万邦国际物化农贸市场包包箱
8EPS半硬发泡体泡沫塑料海尔空调器外包装
9EPS半硬发泡体泡沫塑料美的微晶板电磁炉外包装
10EPS半硬发泡体泡沫塑料郑州家庭烘焙用品包装箱
11EPS半硬发泡体泡沫塑料TV乐视液晶电视外包装
12EPS半硬发泡体泡沫塑料樱花牌恒温燃气热水器外包装
13EPS半硬发泡体泡沫塑料创宇烧烤炉外包装
14EPS半硬发泡体泡沫塑料天津顺发发鲜泡沫箱
15EPS半硬发泡体泡沫塑料好太太家用燃气灶具外包装
16EPS半硬发泡体泡沫塑料樱花帝王电热水器外包装
17EPS半硬发泡体泡沫塑料爱妻爱我家吸油烟机外包装
18EPS半硬发泡体泡沫塑料上海精密仪器分析天平外包装
19EPS半硬发泡体泡沫塑料靓家好太太吸油烟机外包装
20EPS半硬发泡体泡沫塑料拓普康金金仪外包包
21EPS半硬发泡体泡沫塑料樱花帝王家用保洁柜外包装
22中密度EPS泡沫塑料板中国心清物流包装厂
23高密度EPS泡沫塑料板中国心清物流包装厂
24超高密度EPS泡沫塑料板中国心清物流包装厂
25U形槽EPS气泡膜泡沫塑料中国心清物流包装厂
26珍珠棉圆管装饰泡沫塑料泰中花园垃圾站包装箱
27EPS半硬发泡体泡沫塑料泰中花园垃圾站包装箱
28EPS半硬发泡体泡沫塑料旱瓜、黄瓜专用包装箱
29泡沫塑料苹果好连锁超市苹果拼盘包装箱
30泡沫塑料顺丰海鲜包装箱
31EPS半硬发泡体泡沫塑料惠普笔记本电脑外包装
32EPS半硬发泡体大颗粒泡沫塑料宜赋居落地镜子外包装
33珍珠棉泡沫塑料保护条中国人民公安大学四号楼垃圾桶外包装34EPS半硬发泡体泡沫塑料百世快递速冻玉米粒包装箱
35泡沫塑料特步鞋内部鞋撑
36EPS半硬发泡体泡沫塑料易果集团旗下品牌安鲜达包装箱
37泡沫塑料华润超市特拉特女鞋内部鞋撑
38珍珠棉包包泡沫塑料顺丰包装箱
39EPS半硬发泡体泡沫塑料北京嘉鑫长辉蔬菜销售公司包装箱
40EPS半硬发泡体泡沫塑料优质圣女果包装箱
断纸机
—50—
03006009001200
波数/cm"
图315#泡沫塑料样品的拉曼光谱图
表2泡沫塑料分类结果
类别样品编号
1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、第I类14#、15#、16#、17#、18#、19#、20#、21#、22#、23#、24#、27#、28#、31#、32#、34#、36#、39#、40#
第％类25#、26#、29#、30#、33#、35#、37#、38#
1177cm-1和1590cnT1）2#泡沫塑料样品的拉曼光谱图在622.90cnT1、795.00cnT1、1002.83 cnT1、1032.56cnT1、1156.25cnT1、1182.17 cm-1、1601.60cm-1处的特征峰!见图4）符合EPS 的标准拉曼光谱图的特征峰⑹o
图42#泡沫塑料样品的拉曼光谱图
PE泡沫塑料的拉曼特征峰主要有1059 cnT1、1125cnT1、1289cnT1和1429cnT1）38#泡沫塑料样品的拉曼光谱图（见图5）符合PE的标准
图538#泡沫塑料样品的拉曼光谱图
EPS泡沫塑料中还含有滑石粉、硬脂酸钙、丁烷等。滑石粉的拉曼特征峰为107cm-1、192 cm-1、289cm-1、360cm-1、430cm-1、465cm-1、674 cm_1、1049cm_1、1097cm_1+7］；硬脂酸钙的拉曼特征峰为891.59cm-1、1063.44cm-1、1129.96 cm-1、1296.27cm-1、1441.80cm-1、1465.36 cm-1、2845.74cm-1、2880.38cm-1；丁烷的拉曼特征峰主要为2945-2956cnT1（环丁烷及其单取代衍生物不对称伸缩）、2975〜2985cnT1（环丁烷及其单取代衍生物对称伸缩）o
EPS泡沫塑料拉曼光谱图（见图6）中1590 cnT1处的特征峰是苯环内碳原子间非对称伸缩振动,1177cm-1处的特征峰是苯环与碳链原子间非对称伸缩振动,1152cm'1处的特征峰表明存在苯环与碳
链原子间伸缩振动,1029cm-1处的特征峰是苯环内碳原子间对称伸缩振动,1000cm-1处的特征峰是由苯环环呼吸振动引起的,790cm-1处的特征峰表明存在苯环与碳链原子间伸缩振动,622 cm-1处的特征峰是由苯环内碳原子间弯曲振动引起
5001000150020002500
波数/cm"
图6EPS泡沫塑料的主要拉曼特征峰
PE泡沫塑料拉曼光谱（见图7）中1429cm'1处的特征峰是由碳与氢原子间非对称弯曲振动引起的,1289cm-1处的特征峰是由碳与氢原子间摇摆振动引起的,1125cm-1处的特征峰是碳原子间对称伸缩振动,1059cm-1处的特征峰是由碳原子间非对称伸缩振动引起的。
在泡沫塑料成型过程中经常会加入一些化学发泡剂，如碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺，其中碳酸氢钠的主要拉曼特征峰为90cm-1、111cm-1、141cm-1、684cm-1、1045cm-1、1267cm-1）伯酰胺类的主要拉曼特征峰为1636〜1686cm-1（酰胺谱带振动），仲酰胺类的主要特征峰为1650〜1660 cm-1（酰胺谱带振动）+81
—51
—
图7 PE 泡沫塑料的主要拉曼特征峰3.3.2 EPS 泡沫塑料的拉曼光谱分析
抽取的1#、2#、4#、5#4个样品的主要拉曼特征
峰与EPS 泡沫塑料的主要拉曼特征峰622 cm"1、 790 cm -1、1 000 cm -1、1 029 cm -1、1 152 cm -1、
1 177 cm-1、1 590 cmT 1基本相符，但又有所区别。 1#样品的拉曼光谱图在1 299.3 cm'1和1 444.4 cm"1处出现特征峰，表明样品中含有硬脂酸钙。2#
样品没有出现上述填料的特征峰。4#样品的拉曼 光谱图在1 452.9 cm'1、2 846.0 cm'1处出现特征
峰，表明存在硬脂酸钙和丁烷。5#样品在1 446.0
cm'1和2 881.7 cm'1处出现特征峰，表明存在硬脂
酸钙和丁烷，但4#和#5样品出现硬脂酸钙的峰位有
所不同。
3.3.3 PE 泡沫塑料的拉曼光谱分析
25#、26#、33#、38#样品均为PE 泡沫塑料,4个 样品的拉曼光谱图见图8o 通过分析可知,4个样
品的主要拉曼特征峰与PE 的标准拉曼光谱图基本
一致
，均在 1 059 cm -1、1 125 cm -1、1 289 cm -1、
1 429 cm-1处形成特征峰。观察33#样品可知：在 1 062. 1 cm -1、1 295.8 cm -1、1 439.
2 cm -1、2 879.8
cm'1处形成的特征峰，可作为硬脂酸钙的识别；在
425. 1 cm'1、460.4 cmT 1处形成的特征峰，可识别滑
石粉的存在。
图8 25#、26#、33#、38#泡沫塑料样品的拉曼光
谱图比较
3. 3.4同一厂家的EPS 泡沫塑料的拉曼光谱分析
22#、23#、24#样品均为同一厂家生产的EPS 泡
沫板，分别为中密度、高密度、超高密度泡沫板，其
拉曼光谱图见图9）由图9可知：超高密度泡沫板
没有拉曼特征峰，其原因可能是该样品密度过高;
在1 465.1 cm'1、2 885.3 cm'1处形成的特征峰，表
明存在硬脂酸钙;23 #样品高密度泡沫板形成的拉
曼特征峰与EPS 的标准拉曼特征峰一致，表明是 EPS 泡沫塑料，其在1 455 cm"1处形成的特征峰表
明含有硬脂酸钙。
图9 22#&23#&24#泡沫塑料样品的拉曼光谱图
比较
3. 3. 5同一品牌的EPS 泡沫塑料的拉曼光谱分析
16#和21#样品为同一品牌，其拉曼光谱图所呈
现的主要特征峰基本是一致的，说明同一品牌的泡
沫塑料，所用填料基本一致（见图10） &但仍然存在
细小差异。
图10 16#和21#泡沫塑料样品的拉曼光谱图21#和16#2个样品，可从600〜1 000 cm -1、
1 000 〜1 601 cm -1、1 601 〜3 000 cm -1 区域进行比
较。在600〜1 000 cmT 1，不论是621 cm -1还是790 cm"1处的特征峰,21#样品的峰位较为密集，峰强更
强；在 1 000 〜1 601 cm -1,21#样品在 1 196.5 cm -1、 1 212.6 cm -1、1 242.8 cm -1、1 316.6 cm -1、1 344.7 cm -1、1 349. 9 cm -1、1 396. 5 cm -1 均出现了特征
—52
高斯加速器
—
峰，表明该样品掺杂了更多的杂质，两样品间存在一定的差异。通过比较21#与16#样品在1601-3000cm"的峰强同样可可行区分。
4结语
利用拉曼光谱法对40个不同厂家、同一厂家不同用途的泡沫塑料样品进行检验分析&实验结果表明：不同品牌的泡沫塑料，其塑料种类、填料、发泡剂等也存在差异，而同一厂家生产的不同用途的泡沫塑料，也存在一定的差异。因此，可以利用拉曼光谱法对泡沫塑料进行检验区分，该方法简便快速、结果准确可靠，样品无需特殊的前处理，且无损样品⑼，可用于公安机关实际办案。
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TechnicaeSciences,2011,59(3):325-329.
(收稿日期：2019-1-8)
普立万在2019年中国国际橡塑展上展出长纤维热塑性材料系列最新产品
在2019年中国国际橡塑展(CHINAPLAS 2019)上，普立万重点展出其长纤维热塑性材料的最新系列产
品，包括已在亚洲地区上市并销售的先进长纤维材料Surround TM电磁屏蔽配方和Compdt TM长纤维热塑性配方。
“我们的客户正在寻更坚固、更强韧、更轻质的具有可持续性的热塑性复合材料，以加速客户从概念研发阶段到实际生产的进程。”普立万亚洲区特种工程材料事业部总经理徐韬表示，“普立万长纤维热塑性材料可根据具体性能要求和设计规范进行定制。再结合我们的技术支持，普立万能够为客户提供完整的解决方案&以助他们在市场上占据领先地位，并实现其可持续发展目标。”
普立万在2019年中国国际橡塑展上展出其广泛的产品组合，并重点介绍其最新产品。
-Surround™电磁屏蔽配方作为导电解决方案，可提供电磁屏蔽，同时其质量则轻于铝、铜及其 他金属。该款长纤维配方可通过注塑工艺以便加工，并可为设计带来更大的自由度，同时不会影响元件在使用期间的尺寸稳定性。
-Compdt TM长纤维热塑性配方可使产品更坚固、更强韧且更轻质，专为满足对性能和设计要求极高的应用而开发。该款配方可添加玻璃纤维增强或碳纤维增强材料，也可添加玻/碳混合纤维等特种纤维增强材料，其中玻/碳混合纤维常用于聚丙烯和聚醚酮(PEEK)等工程聚合物中。
在2019年中国国际橡塑展上，普立万通过CMF(颜、材料和表面处理工艺)灵感库展示其长纤维热塑性技术。
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