Инфракрасный (ИК) Фурье-спектрометр может существенно сократить издержки в производстве лакокрасочных материалов (ЛКМ), обеспечивая контроль качества, анализ состава и оптимизацию технологических процессов. В этой статье описаны основные области применения и примеры использования этого метода в производстве ЛКМ.
Анализ функциональных групп и состава ЛКМ
ИК-Фурье спектрометры, такие как FOLI 10, позволяют идентифицировать функциональные группы в компонентах ЛКМ, таких как стирол-акриловые дисперсии, полиуретаны или нитратцеллюлозные связующие.
Например, в исследовании стирол-акриловых сополимеров спектрометр используется для определения соотношения стирольных и акриловых фрагментов, что критично для достижения требуемых свойств покрытий.
Ниже предоставлено видео работы прибора на примере анализа смолы.
Пример: Анализ ИК-спектров помогает подтвердить наличие ключевых групп (например, C=O в акрилатах или -NCO в полиуретанах), что необходимо для контроля рецептур (рисунок 1).
Рисунок 1. Идентификация неизвестных субстанций путём соотнесения положений пиков функциональных групп
Контроль качества сырья и готовой продукции
Приборы применяются для решения следующих задач:
- Идентификации сырья и контроля качества готовой продукции.
- Проверки однородности покрытий, включая анализ дефектов или включений в полимерных матрицах.
- Анализ конкурентных образцов: при сравнении образцов красок можно обнаружить отличия в составе (Рисунок 2). Например, наличие специальных добавок.
Рисунок 2. Увеличенная область «отпечатков пальцев» в спектрах сравнения образцов красок (Зеленым цветом выделены общие пики в спектрах двух образцов)
Для определения состава образцов можно произвести поиск по библиотеке спектров.
В результате поиска было обнаружено, что основа обоих образцов – эпоксидная смола. Зелеными областями показаны общие пики обоих образцов и эпоксидной смолы (рисунок 3).
Рисунок 3. Поиск по библиотеке спектров
Однако на выделенном фрагменте рисунка 4 спектры существенно отличаются. Для определения природы различий образцов, был произведен поиск по библиотеке в диапазоне 810 — 650 см-1.
Рисунок 4. Различия в спектрах образцов в диапазоне 810 — 650 см-1
В результате поиска по библиотеке (рисунок 5) в выбранном диапазоне было обнаружено, что в состав образца №1 входит субстанция с товарным знаком Cardolite NC-556X80 (эпоксидный отвердитель на основе феналкаминов).
Рисунок 5. Поиск по библиотеке в диапазоне 810 — 650 см-1
Оптимизация технологических процессов
ИК-спектроскопия используется для мониторинга реакций полимеризации и отверждения.
Пример: Контроль степени отверждения эпоксидных смол по изменению интенсивности полос эпоксидных групп.
Заключение
ИК-Фурье спектрометры незаменимы для обеспечения качества и снижения затрат в производстве ЛКМ. От анализа сырья до контроля готовых покрытий они сочетают высокую точность с гибкостью применения, что особенно важно в условиях импортозамещения и ужесточения экологических норм.