金貝爾科技:傅立葉變換紅外技術助力粘合劑測試和質量控制-天津市金貝爾科技有限公司

粘合劑無處不在，粘合劑測試也是如此。粘合劑存在于飛機、汽車、手機中，基本上隨處可見。與釘子、螺栓和螺釘相比，高性能膠水通常有著顯著的優勢。

飛機制造工業就是示例之一。該行業用環氧樹脂取代了傳統的鉚釘，顯著降低了阻力，大大提升了燃油效率。然而，“粘接"工藝不僅限于工程應用，“強力膠"或氰基丙烯酸酯因其在醫療應用中快速粘合傷口的能力而廣為人知。

由于粘合劑覆蓋的應用越來越多，其混合物的復雜性也在增加。因此，我們需要使用一種安全而又簡單的技術，來進行粘合劑測試，以確保其良好的粘合效果。

傅立葉變換紅外技術是

一種強大的粘合劑分析方法

示例 1：紫外固化動力學研究

深入了解粘合劑的反應動力學，對于優化制造工藝而言至關重要。不僅如此，它還有助于確定何時可以開始下一個生產步驟。

圖1：Bruker VERTEX 80 FTIR光譜儀，右側有紫外線照射源，樣品倉中有可加熱的ATR附件；

圖1所示為VERTEX80光譜儀，樣品倉中帶有可加熱ATR附件，外部紫外線源的光纖通過ATR附件上的可調支架固定。另外，Bruker的鉑金ATR，即單次反射的金剛石ATR，它也可以用于測試遠紅外范圍。

圖2：紫外輻照Bruker VERTEX 80 FTIR光譜儀，光源位于右側，樣品倉內透射附件；

除ATR技術外，透射技術也可作為分析工具。Bruker光學透射附件A043-N/Q，其帶有水平樣品支架，如圖2所示。樣品支架的高度可以調整，紫外線光纖支架的高度也可以調整。

OPUS光譜學軟件用于數據采集，附加軟件包OPUS/3D用于數據可視化和數據評估。圖3顯示了OPUS軟件中用于顯示時間分辨測量數據的3D圖。

圖3：OPUS光譜學軟件中時間分辨快速掃描測量結果。左上角區域顯示了FTIR光譜在反應時間過程中的變化，如3D圖所示。右上角的區域顯示了FTIR光譜中C-O和C-H鍵的峰值高度與時間的關系，用于監控反應速率。右下角區域顯示了FTIR光譜圖。

圖4：C=C雙鍵處的C-O-C基團（綠色曲線）以及C-H基團（粉色曲線）的強度隨時間的變化

圖5：快速掃描測量FTIR光譜

標準環氧樹脂膠，用紫外線進行照射，開始其固化過程。使用FT-IR ATR采樣方法，進行反應監測。固化前樣品具有碳碳雙鍵特征峰，然后，在反應過程中被碳氧鍵取代。借助傅里葉變換紅外技術，通過檢測每個化合鍵的含量變化，跟蹤其化學變化。

在圖4中，跟蹤了這兩個鍵在實驗過程中的紅外強度。當碳碳雙鍵（紫色）消失時，碳氧鍵（綠色）上升。反應在20秒后減慢，最終停止。圖5詳細的顯示了官能團的變化。從圖中可以輕松地確定官能團的反應速率，從而提供有關反應機理的信息。

測試后，清潔“強力膠"可能“非常麻煩"。但是，如果使用ATR技術，來跟蹤粘合劑的固化，就不用擔心這個問題了。圖6所示的Bruker Platinum ATR附件，是整片非常堅硬的金剛石晶體，可以輕松去除固化的環氧樹脂膠水，為下次樣品測試做準備。

圖6：Platinum ATR附件中的單片金剛石

示例2：失效分析

膠水的質量不過關通常會導致產品意外失效。因此，在粘合劑質量控制中，失效分析具有很大的挑戰性。

顆粒和其他污染物進入生產過程會破壞粘合效果。如果發生這樣的問題，紅外顯微鏡將大有助益。圖7顯示了使用Bruker的LUMOS II對粘合劑層內未知污染顆粒進行的分析。使用簡單易學的OPUS軟件可快速顯示粘合劑層和污染物的光譜。通過將所測譜圖與數據庫進行比較，可以輕松地識別出污染物。

圖7：左：固化粘合劑的譜（藍）和顆粒污染物的譜（紅）；右：在粘合劑層的可視顯微圖像上疊加的化學圖像。

圖8：Bruker LUMOS II 顯微紅外光譜儀

總而言之，布魯克的傅立葉變換紅外設備非常適用于分析各種粘合劑。在本文中，我們展示了如何找出潛在缺陷和研究紫外線（UV）固化動力學。借助我們易用的技術和創新軟件，您必定能夠強化與客戶的“粘接"。