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La plastica può essere divisiva perché è comoda ed economica, ma ha un impatto dannoso sull'ambiente. Questi materiali si trovano ovunque, dai musei alla medicina moderna, e persino nelle onde dell'oceano. La plastica è onnipresente e la spettroscopia Raman può essere utilizzata ovunque si trovi per scopi di identificazione, classificazione e test di qualità.

Spettroscopia Raman per l'analisi dei polimeri

La spettroscopia Raman è sempre più scelta per l'analisi dei polimeri perché non è distruttiva, non richiede alcuna preparazione del campione e fornisce risultati in pochi secondi. È facile per l'utente; anche gli operatori non tecnici possono raccogliere dati in loco. La spettroscopia Raman è anche ecologica, non richiede sostanze chimiche, solventi o materiali per la preparazione del campione e non genera rifiuti.

Scopri di più sui fondamenti della spettroscopia Raman nel nostro articolo del blog.

FAQ sulla Spettroscopia Raman: Teoria e utilizzo

Figure 1. Metrohm offers benchtop, handheld, and process (not pictured) Raman spectrometers.

La spettroscopia Raman ha molte qualità fondamentali che superano altre tecniche per l'analisi dei polimeri. Tra queste: elevata specificità del materiale, grandi librerie di sostanze e miscele note, la capacità di campionare plastiche in una miriade di forme, inclusi compositi trasparenti e colorati, rivestimenti e adesivi. Tale accuratezza e flessibilità sono essenziali per la caratterizzazione precisa di materiali e miscele plastiche; qualsiasi deviazione da una miscela polimerica standard può modificarne le proprietà fisiche e il colore.

Cosa rende unica la Spettroscopia Raman?

Poche tecniche spettroscopiche soddisfano l'esigenza di test rapidi, facili, accurati, non distruttivi e flessibili: la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) e Raman sono in cima alla lista. Queste tecniche qualificano e quantificano diversi polimeri per scopi di ricerca, analisi e controllo qualità.

Figure 2. Measuring through containers with Raman spectroscopy keeps operators safer from unknown substances.

I principali vantaggi dell'uso della spettroscopia Raman per l'analisi di polimeri e materie plastiche includono:

  • Campionamento in situ, reso possibile con dispositivi Raman portatili ad alta risoluzione.
  • Maggiore sicurezza tramite test attraverso barriere sottili per evitare sia il contatto umano che la contaminazione dei materiali (Figura 2).
  • Elevata specificità: la spettroscopia Raman è ideale per distinguere tra sostanze molto simili.
  • Eliminazione della fluorescenza interferente. Raman può analizzare materiali più moderni che mai, comprese le plastiche colorate.
  • Scopri di più nel nostro White Paper.
  • La spettroscopia Raman si dimostra promettente come tecnica analitica quantitativa.

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Come la spettroscopia Raman può avere un impatto sull'industria dei polimeri

Il movimento globale verso il test al 100% delle merci in entrata e i controlli di qualità lungo la linea di produzione richiede metodi efficienti e a basso consumo di risorse. Le capacità di Raman lo rendono una tecnica di controllo qualità (QC) ideale. Con Raman, i produttori possono controllare rapidamente le materie prime al momento della ricezione prima che entrino in produzione ed evitare i costi associati a lunghi tempi di attesa in laboratorio, interruzioni della produzione e formazione del personale tecnico. Tra le massime raccomandazioni per Raman ci sono la sua semplicità e facilità d'uso per l'operatore. Non è necessario essere uno spettroscopista qualificato per usare Raman!

Conoscere la composizione esatta delle materie prime e delle miscele di resine consente ai produttori di controllare e ottimizzare i processi di polimerizzazione e realizzare prodotti più coerenti che soddisfano al meglio le specifiche del cliente.

Ad esempio, i materiali polimerici grezzi spesso appaiono come pellet bianchi o neri, ma può essere difficile identificare la loro composizione semplicemente guardandoli. I precursori degli attuali dispositivi Raman di Metrohm sono stati utilizzati per creare una libreria Raman di spettri basata su un set di riferimenti polimerici della ResinKit Company, con sede a Woonsocket, RI (USA). Questa libreria è stata utilizzata da un produttore globale di giunti artificiali in ogni fase del processo di produzione. Sebbene sia impossibile distinguere visivamente tra poliammide e policarbonato, è essenziale distinguere ciascuno di essi perché diverse miscele di resine influenzano le prestazioni e la longevità del prodotto finito.

Per maggiori informazioni sull'utilizzo della spettroscopia Raman per identificare e caratterizzare i polimeri, leggi la nostra nota applicativa.

I vantaggi della spettroscopia Raman per l'identificazione e la caratterizzazione dei polimeri

Applicazioni dell'analisi dei polimeri Raman

L'identificazione dei polimeri può essere eseguita in meno di due minuti con la spettroscopia Raman.

Hauff-Technik GmbH & Co. KG a Hermaringen, in Germania, è uno dei principali produttori mondiali di cavi, tubi e materiali edili in plastica. Questi prodotti sono realizzati con pellet di polimeri forniti dall'industria chimica. Quando Hauff-Technik era pronta a sviluppare un processo di controllo qualità per i materiali in entrata, ha optato per la spettroscopia Raman invece di investire in un costoso laboratorio. Ora verifica i pellet di polimeri in entrata da vari fornitori con un dispositivo Raman portatile MIRA XTR in un processo di ricezione rapido, facile e conveniente.

MIRA XTR è particolarmente adatto al processo di controllo qualità Hauff-Technik. Molti pellet di polimeri sono colorati e possono rappresentare una sfida per la spettroscopia Raman. Ad esempio, è noto che i pellet di polimeri neri causano fluorescenza, che porta a un segnale Raman scadente. MIRA XTR può affrontare queste sfide e verificare l'identità dei pellet colorati e dei campioni fluorescenti in modo accurato e affidabile.

Continua a leggere per saperne di più sull'esperienza di Hauff-Technik con MIRA per l'identificazione dei polimeri.

MIRA XTR per la verifica dell'ID dei pellet polimerici in arrivo

Le prime plastiche commerciali, sviluppate come valide alternative all'avorio naturale, si trovano nelle palle da biliardo in celluloide e nelle protesi dentarie. La caratterizzazione chimica delle prime plastiche nelle collezioni museali ci informa sulla composizione iniziale della celluloide e sui rischi di degradazione. Queste sono applicazioni perfette per la spettroscopia Raman, in quanto può raccogliere dati importanti senza danneggiare i reperti storici.

Una palla da biliardo di 155 anni fa inventata da John Wesley Hyatt è un esempio pionieristico di compositi polimerici rinforzati. MIRA è stato utilizzato per aiutare a rivelare la complessa composizione della palla da biliardo in celluloide Hyatt «originale» del 1868 dello Smithsonian Institution [1].

MIRA è stato utilizzato anche per studiare le formulazioni e gli stati di degradazione di 21 diverse prime protesi dentarie in celluloide del National Museum of American History e del National Museum of Dentistry del Dr. Samuel D. Harris [2]. Una citazione dall'articolo [2] afferma: «Il Raman portatile è stato dimostrato come un eccellente strumento in situ per lo studio dei materiali polimerici.»

Le microplastiche, definite come rifiuti di plastica di dimensioni inferiori a 5 mm, sono la forma più abbondante di detriti marini e sono una preoccupazione crescente in tutto il mondo. I team di ricerca stanno ricorrendo a Raman come strumento efficace per identificare le microplastiche, poiché una solida caratterizzazione delle microplastiche chiarisce la loro origine e aiuta a prevedere gli impatti biologici.

 

I campioni microscopici sono candidati scadenti per l'analisi Raman tradizionale, ma la microscopia Raman può essere utilizzata per campionare piccole particelle di plastica individuali. In un'applicazione entusiasmante, campioni di acqua raccolti dalle acque superficiali dell'estuario della baia di Delaware (USA) sono stati setacciati e le particelle di microplastica raccolte sono state identificate utilizzando loers were sieved, and the collected microplastic particles were identified using the spettrometro Raman portatile i-Raman EX. 

 

Maggiori info nel nostro Application Note

Identificazione delle microplastiche con spettroscopia Raman


In un altro scenario, MIRA fa esattamente ciò per cui è stato progettato: fornire risultati di qualità di laboratorio in scenari di test non tradizionali. Lo spettrometro portatile MIRA viene utilizzato per analizzare e tracciare le fonti di particelle di plastica raccolte dalle campagne Expedition MED nel Mar Mediterraneo [3]. Con queste informazioni, i decisori possono istituire una migliore protezione ambientale.

Figure 3. The Raman spectra of major commercial plastics are easily distinguished, even with additives like dyes and after years of environmental exposure.

Gruppi di ricerca in tutto il mondo utilizzano la spettroscopia Raman per caratterizzare, selezionare e determinare gli effetti dell'esposizione ambientale a lungo termine sui rifiuti di plastica per risolvere quello che è stato chiamato «The Recycling Conundrum» [4]. Prima che il riciclaggio della plastica possa diventare più efficiente e avere un impatto significativo sui rifiuti di plastica globali, è necessario superare le complicazioni di selezione e l'identificazione di materiali misti e degradati. Raman è una soluzione efficace a tutti questi problemi (Figura 3).

Sommario

La spettroscopia Raman non è solo una tecnica analitica veloce, ma è anche non distruttiva, ecologica e facile da usare. Gli strumenti Raman portatili e portatili aiutano questa tecnologia a essere ampiamente adottata anche in luoghi non tradizionali. L'uso di Raman per l'analisi di vari polimeri è un ottimo esempio di come la tecnologia può aiutarci a leggere il mondo, dal mare al controllo qualità!

Riferimenti

[1] Neves, A.; Friedel, R.; Melo, M. J.; et al. Best Billiard Ball in the 19th Century: Composite Materials Made of Celluloid and Bone as Substitutes for Ivory. PNAS Nexus 2023, 2 (11), pgad360. DOI:10.1093/pnasnexus/pgad360

[2] Neves, A.; Friedel, R.; Callapez, M. E.; et al. Safeguarding Our Dentistry Heritage: A Study of the History and Conservation of Nineteenth–Twentieth Century Dentures. Heritage Science 2023, 11 (1), 142. DOI:10.1186/s40494-023-00989-2

[3] Bruno. A device used by the scientific police to study the nature of plastics collected at sea. Expédition MED. https://www.expedition-med.org/actualites/un-appareil-utilise-par-la-police-scientifique-pour-etudier-la-nature-des-plastiques-preleves-en-mer/ (accessed 2024-08-08).

[4] emmao. The Recycling Conundrum. Plastic Free Communities, 2024.

Ulteriori informazioni

On-demand webinar: Rivalutare il controllo di qualità dei polimeri: spiegazione dei vantaggi della spettroscopia Raman e del vicino infrarosso

Flyer: Analisi dei polimeri mediante spettroscopia NIR e Raman

Interview: Verifica dell'ID del polimero in meno di due minuti

Application Note: Identificazione delle microplastiche con microscopia Raman

Application Note: I vantaggi della spettroscopia Raman per l'identificazione e la caratterizzazione dei polimeri

Spettroscopia nel vicino infrarosso e Raman per l'analisi dei polimeri: Un'introduzione

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Tecniche avanzate come la spettroscopia Raman e quella nel vicino infrarosso (NIR) migliorano il controllo di qualità fornendo analisi rapide e non distruttive. Scopri come queste tecniche spettroscopiche possono ottimizzare i processi di produzione e controllo di qualità nel nostro e-book completo. Scarica subito l'e-book per sbloccare il pieno potenziale della spettroscopia NIR e Raman per la tua analisi dei polimeri.

Autore
Gelwicks

Dr. Melissa Gelwicks

Marketing Specialist
Metrohm Raman (a division of Metrohm Spectro), Laramie, Wyoming (USA)

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