Positive Material Identification: Qualification, Composition Verification and Counterfeit Detection of Polymeric Material using Mobile FTIR Spectrometers

Význam tématu

Rozmanitost moderních polymerních materiálů vyžaduje rychlou a spolehlivou identifikaci složení, ověření shody se specifikacemi a odhalení padělků. S globalizací dodavatelských řetězců a rostoucími požadavky na bezpečnost a kvalitu je nutné provádět analýzu přímo v terénu bez destruktivního odběru vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje použití přenosných a ručních FTIR spektrometrů Agilent (modely 4300 a 4500) k pozitivní identifikaci materiálů (PMI) u polymerů a plastů. Konkrétně se zaměřuje na:

• ověření identity materiálu vyhledáním v knihovně spekter,
• diskriminační analýzu pro potvrzení shody materiálové třídy se specifikacemi,
• kvantitativní stanovení vybraných přísad pro účely kvality i bezpečnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Systémy:

• Agilent 4300 Handheld FTIR: kompaktní bateriově napájený ruční analyzátor s výměnnými vstupy (speculární/difúzní odraz, úhel, diamantová a germanium ATR).
• Agilent 4500 Series FTIR: přenosný 6,8 kg FTIR, vybavený diamantovým ATR pro zvýšenou citlivost.

Software:

• Agilent MicroLab: intuitivní ovládání, přednastavené metody, automatizované vyhodnocení a reporting (včetně pass/fail indikace).

Metody analýzy:

• Spektrální knihovní vyhledávání s korelačním algoritmem.
• Diskriminační analýza (PLS-DA) pro rozlišení elastomerů (o-kroužky VMQ, FKM typ 1 vs. ostatní).
• Kvantitativní analýza (univariační a multivariační PLS) pro stanovení obsahu ftalátových plastifikátorů v PVC.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Knihovní vyhledávání umožňuje rozpoznat recyklovaný polymer a materiály jako těsnění dle databází spekter s přesností v rozmezí 5–10 %.
2. Diskriminační modely PLS-DA úspěšně rozliší VMQ o-kroužky od ostatních elastomerů i velmi podobné FKM typ 1 vzorky od ostatních FKM, s možností nastavení prahových hodnot a kondicionálního reportingu.
3. Kvantitativní kalibrace pro ftaláty v hračkách pokrývá rozsah 0–30 % a dosahuje meze kvantifikace kolem 0,1 %. Analýza probíhá na místě stiskem vzorku na diamantový ATR a okamžitě zobrazuje pass/fail.

Přínosy a praktické využití metody

Analýza je skutečně nedestruktivní, proveditelná in situ u velkých či cenných objektů. Rychlé rozhodování v terénu zvyšuje efektivitu QA/QC i bezpečnost výrobních procesů. Metoda odhalí padělky, nesprávně označené či nevyhovující materiály a zkracuje dobu i náklady na laboratorní úkony.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření cloudových knihoven spekter, využití umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci výsledků, další miniaturizace přístrojů, rozšíření databází materiálů a integrace FTIR do IoT platforem pro nepřetržitý monitoring kvality polymerních výrobků.

Závěr

Přenosné FTIR spektrometry Agilent 4300 a 4500 poskytují flexibilní platformu pro pozitivní identifikaci polymerů, ověřování shody a kvantifikaci klíčových složek bez destrukce vzorků. Tyto technologie podporují bezpečnost, kvalitu a efektivitu v průmyslové i laboratorní praxi.

Reference

Seelenbinder J.; Rein A. Positive Material Identification: Qualification, Composition Verification and Counterfeit Detection of Polymeric Material using Mobile FTIR Spectrometers. Agilent Technologies, Danbury, CT, USA, 2014. Publication number: 5991-4122EN.