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Analisi superficiali avanzate sui film

Bruker propone uno strumento basato su FT-IR ATR per analizzare i laminati e caratterizzare le superfici di film polimeri anche complessi.

1 maggio 2024 00:08

bruker analisi ftir atr su imballaggiPerché ci interessa la superficie dei film polimerici? Le modifiche superficiali e i rivestimenti sottili su film polimerici hanno molteplici utilità. Oltre ad adattare le energie superficiali, ad esempio per facilitare la stampa, una tipica applicazione è l'ottimizzazione delle proprietà di scorrimento o attrito.
Altri esempi includono superfici resistenti ai graffi o facili da pulire, rivestimenti con agenti antistatici e antibatterici e preparazione di strati che fungono da barriera per O2 e H2O.
Oltre a queste modifiche superficiali, esistono anche additivi che possono accumularsi sulla superficie dei prodotti. Tra questi ci sono gli stabilizzanti UV, i coadiuvanti tecnologici e alcuni ritardanti di fiamma.

FT-IR PER ANALIZZARE I LAMINATI. La spettroscopia FT-IR utilizza la luce infrarossa per sondare le proprietà chimiche dei materiali. Eccitando le vibrazioni molecolari, è possibile identificare o addirittura quantificare composti organici ed inorganici.
Soprattutto per i prodotti polimerici, l’FT-IR è un ottimo strumento del Controllo Qualità per:

  • Analizzare polimeri di base, miscele, cariche, elastomeri;
  • Verificare materie prime (granuli) e prodotti finiti (lamine);
  • Studiare laminati multistrato con spessore di pochi micron;
  • Indagare i difetti dei materiali (FOA, inclusioni) nei prodotti;
  • Valutare l'omogeneità del rivestimento e ottimizzare i processi.

FTIR ATR BrukerATR PER CARATTERIZZARE SUPERFICI. La riflettanza totale attenuata (o ATR) è una tecnica che utilizza un cristallo di materiale trasparente all’infrarosso (ad esempio diamante, ZnSe o Ge) come interfaccia di misura.
Qualsiasi materiale, che entri in stretto contatto con il cristallo e che abbia un indice di rifrazione inferiore, può essere analizzato. Nelle misure ATR, solo i primi micrometri (μm) del campione vengono penetrati dalla luce IR. La profondità esatta è determinata dalla lunghezza d'onda della luce, dall'angolo di incidenza e dall'indice di rifrazione del materiale cristallino. Il germanio, con indice di rifrazione molto alto (e quindi una profondità di penetrazione molto bassa), è il materiale ATR ideale per le indagini di superficie.

bruker grafico 2ESECUZIONE DELLA MISURAZIONE. Il film viene introdotto nell'accessorio ATR senza alcuna preparazione del campione e premuto sul cristallo in germanio (diametro 10 mm) utilizzando una pinza a pressione. Viene quindi avviata la misura che richiede circa 30 secondi dall'inizio al completamento.
Successivamente, si ottiene uno spettro combinato del substrato polimerico e dell'agente di trattamento (nella figura a sinistra, in rosso). Questo può essere comparato con lo spettro del substrato puro (in blu) e con quello dell'agente di trattamento (in verde). Con queste informazioni, è possibile valutare il successo del processo di trattamento e l'integrità del rivestimento.

RISULTATI DELL'ANALISI FT-IR. La Figura a destra mostra l'analisi di tre pellicole polimeriche rivestite utilizzando lo spettrometro FT-IR ALPHA II e il Germanium ECO-ATR. I campioni trattati mostrano tutti un chiaro contributo dell'agente di trattamento, proprio come nell'analisi di esempio.
bruker ftir atr per film imballaggioUtilizzando queste informazioni, possiamo ora valutare se un rivestimento o trattamento è stato applicato con successo.
Mediante le librerie spettrali di riferimento, è possibile determinare la chimica di superficie di campioni completamente sconosciuti, molto utile nell'analisi dei competitor. Un ottimo esempio di di riferimento è il database dei polimeri di Bruker e dell'Istituto dei polimeri di Lüdenscheid (KIMW).
In definitiva, possiamo utilizzare questo approccio con più punti di misura e test ciechi per creare un'efficiente procedura di controllo qualità.

CONCLUSIONI E PROSPETTIVE. Lo sviluppo efficiente dei prodotti e il controllo qualità necessitano di metodi pratici per fornire risultati inequivocabili.
L'FT-IR fornisce rapidamente dati conclusivi e di facile comprensione. Nel caso in esame, il risultato del rivestimento può essere valutato in meno di un minuto, fornendo informazioni cruciali. Anche l'omogeneità del rivestimento e i potenziali difetti sono spesso di interesse. In questo caso, l'FT-IR può aiutare utilizzando un microscopio per creare immagini chimiche ad alta risoluzione della superficie. In questo modo è possibile valutare l'omogeneità.
Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito web .

Con il contributo di:
Bruker
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