热老化塑料

热老化塑料谱库在食品、制药、电子电器、汽车等各个领域，因混入异物而引起的问题不断出现。异物的种类繁多，根据生产线以及使用环境的不同，周边使用的塑料零件会因为随时间降解或热老化而变得脆弱，从而会导致其一部分脱落发生混入。 而FTIR最适合用于分析此类塑料异物，但由于发生热老化或氧化的塑料红外光谱形状与老化前的光谱不同，因此，市售的塑料谱库难以匹配（即使匹配其光谱也似像非像），不易进行有效鉴别、定性。 该热老化塑料谱库收录了加热老化后的塑料红外光谱，对市售谱库难以涵盖的受热变化后的异物及不良品等未知样品的分析十分有效。 特点● 岛津特别制作的谱库，其中收录了静冈县工业技术研究所滨松工业技术支援中心所测量、获取的加热老化塑料IR光谱。● 包括13种常见塑料，未加热以及200℃～400℃热老化的结果。● 数据通过显微透射法测量，但在单次反射ATR测量法的基础上使用LabSolutions IR的高级ATR校正，便能以较高的匹配率进行检索。 适用领域● 各类异物分析-食品、制药、电子电器、汽车、石油化工等领域。● 受托分析等。 电镀零件上的异物分析示例电镀加工品中发现了半透明淡褐色异物。在测量该部分时会形成复杂的红外光谱，直接通过普通聚合物谱库检索无法匹配到相同结果。但通过热老化塑料谱库检索时，可以发现其属于热老化的聚乙烯。 继而可以了解到，该零件的包装用塑料袋脱落碎片附着在零件上，在之后的热处理工序中发生了氧化。 系列产品 紫外光照老化塑料谱库岛津特别制作的谱库，使用岩崎电气株式会社生产的加速老化人工环境气候箱，将照射了紫外光（强度为150 mW/cm2）后样品的红外光谱制作为数据库并进行收录。其中包括14种常见塑料，收录了未照射以及照射了1～550小时紫外线的样品，合计200张以上的光谱。 异物谱库异物谱库是指通过FTIR及EDX测量市政自来水部门以及食品制造商提供的实际异物所得的数据构成的谱库。与只收集纯品的普通谱库不同，该谱库收集了大量实际异物的光谱，因此大幅提升了异物光谱检索的精度。配合热老化塑料谱库，可以高效地分析异物。

第一作者：苏佳娜通讯作者：陈澄宇、崔理华通讯单位：华南农业大学资源环境学院封面图成果简介近日，华南农业大学资源环境学院陈澄宇副教授与崔理华教授等在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Differential Photoaging Effects on Colored Nanoplastics in Aquatic Environments: Physicochemical Properties and Aggregation Kinetics”的封面论文。纳米塑料（NPs）具有不同颜色，可能会影响其在水环境中的光老化过程。该论文研究了光照对5种彩色NPs的理化性质和凝聚动力学的影响。光降解率和光氧化度排序为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs，说明颜色波长较长的NPs光老化较快。褪色过程依次为变色（2-14天，白色NPs除外）、变黄（10-16天）、黄度褪色（18天）、变透明（20-22天）。白色NPs展现出不同于其它颜色NPs的光老化顺序（C–H → C–OH → C=O → O–C=O）。光降解主要由单线态氧（1O2）控制，产生的13种化学物质以有机酸为主。原始NPs的整体胶体稳定性排序为蓝色黄色红色黑色白色。光照16天后，白色和其它颜色NPs在NaCl溶液中的凝聚减慢，其临界聚沉浓度（CCC）分别提高了82.14%和0.85-7.90%。相反，光照降低了白色NPs（67.37%）和其它颜色NPs（33.33−37.58%）的CCC值，促进其在CaCl2溶液中的凝聚。研究结果表明，彩色NPs经历的光老化过程不同于白色/透明NPs，强调了颜色在其环境命运和运输中的重要作用。引言微/纳米塑料（MPs/NPs）通过颜料附着不同颜色，广泛用于制药和个人护理产品、油漆、涂料和电子产品，而次要MPs/NPs可能来自彩色塑料的分解或在光照过程中获得颜色。颜色诱导的MPs/NPs在水环境中的差异分布及其对水体生物的风险引起了人们对其环境行为的关注。在自然环境下暴露于阳光照射下，NPs的颜色可能是其光老化过程中一个重要但被忽视的因素。光照如何影响水中不同颜色NPs的物理化学性质和凝聚动力学尚不清楚。本研究的目的是研究紫外线照射对水环境中五种颜色NPs的物理化学性质和凝聚动力学的不同影响。本论文系统比较了彩色NPs光照后的性质变化特征，对原始和光老化NPs在电解质溶液中的凝聚动力学进行了量化，并采用微观表征来阐明光老化机制。结果表明，NPs的颜色对其在水环境中的命运和迁移有重要影响。图文导读光照对5种颜色NPs悬浮液性质的影响图1：（a） 0-24 天光照期间的颜色；（b-f）光吸收；（g）溶液pH；（h）总有机碳（TOC）含量；（i）18和（j）20天后溶液中光降解产物的峰面积黄、红、蓝、黑四种颜色NPs的颜色变化经历了如下四个步骤，而白色NPs只经历了最后三个步骤：（步骤1）颜色褪色，（步骤2）变黄，（步骤3）黄度褪色，（步骤4）变透明。在步骤2中，白色、黄色、红色、蓝色和黑色NPs悬浮液分别经过10、10、10、14和16天的照射后逐渐变黄，这可能是通过延长共轭序列在聚合物主链上形成和积累了不饱和单元。光老化速率为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs。光照对5种颜色NPs颗粒性质的影响图2：光照前后的（a）流体动力直径（Dh）和（b）ζ 电位；（c）由XPS分析确定的O/C比值和（d）由FTIR分析计算的校正羰基吸光度值；基于FTIR光谱的光照0、2、10、14、16天后 2D-COS（e-i）同步和（j-n）异步相关谱图5种颜色NPs的Dh持续下降，在14-16天内下降最显著，黑色NPs下降最慢。DLS和SEM结果均表明，0-16天的尺寸减小百分比为黄色白色蓝色红色黑色。白色、黄色和红色NPs的O/C比值和羰基吸光度的拟合斜率（m）远高于蓝色和黑色NPs。白色、黄色和红色NPs的光氧化越强，表明碳链断裂越强，这可能与它们更小的粒径有关。同时，它们形成更多的含氧基团可以解释它们的负电位增强。由于形成不饱和结构（如羰基）会引起塑性变黄，因此，特别是在10−16天光照期间，5种颜色NPs的O/C比和羰基吸光度增加。光照对5种颜色NPs在盐溶液中胶体稳定性的影响图3：5种颜色NPs的附着效率（α）与（a-e） NaCl和（f-j） CaCl2浓度的关系；（k-o） ζ 电位与电解质浓度的关系；（p-t） 300 mM NaCl溶液中总相互作用能（VT）光照16天后，5种颜色NPs在NaCl溶液中的稳定性曲线均向右偏移，CCC增加82.14%（白色）7.90%（黑色）5.88%（红色）3.85%（黄色）0.85%（蓝色）。这些结果表明，紫外线照射稳定了NPs在NaCl溶液中的凝聚，其中白色NPs比其他颜色NPs的作用更强。在NaCl溶液中光照后，白色NPs的 ζ 电位变得更负，特别是在浓度低于100 mM时。在CaCl2浓度≤15 mM时，16 天光照促进了5种颜色NPs的凝聚。在照射过程中，钙与颗粒表面形成的含氧（如羧基）官能团桥连，促进NPs在CaCl2溶液中的凝聚行为。5种颜色NPs可能的光老化机制图4：（a）根据2D-COS结果所得光老化顺序的变化；（b）基于UPLC-Q-TOF-MS、EPR和ROS猝灭分析的光降解过程白色NPs的光老化顺序为C–H ® C–OH ® C=O ® O–C=O，黄色、红色和蓝色NPs的光老化顺序为C–OH® O–C=O® C=O ® C–H，黑色NPs的光老化顺序为 C–OH® C=O/O–C=O® C–H。根据光降解产物，光照18和20天后用UPLC-Q-TOF-MS对产物进行分析。途径1−3与脂肪碳链断裂有关，形成P145、P175和P173，而途径4−10与芳香碳链断裂有关，产生P121、P137、P153、P165、P197、P149、P179、P207和P225。EPR和ROS猝灭结果表明，5种颜色NPs的光老化机制均受ROS参与的过程控制，其中ROS的贡献排序为1O2 O2•− •OH。小结该研究表明，水环境中NPs的颜色在其光老化过程中起着关键作用。光老化速率和光氧化程度依次为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs。这一结果表明，具有较长颜色波长（如黄色）的NPs可能会吸收较短波长但能量较高的光（如紫外线），因此比具有较短颜色波长（如蓝色）的NPs经历更快的光老化。因此，考虑到NPs的环境持久性及其光降解产物的危害，颜色波长较短的NPs（如蓝色）可能经历较慢的光老化，从而具有较长的存活时间，并在较长的时间内将有机酸释放到水环境中。然而，就塑料的制造和使用而言，颜色波长较短的塑料（例如蓝色）可能具有更高的抗紫外线性，以防止破碎形成MPs和NPs。同时，还应考虑色素在NPs的透光性和光降解中的作用。不同颜色的NPs在光照过程中均逐渐褪色和变黄，这表明颜色可能是水环境中NPs光老化状态的一个指标，并且黄色NPs样品也可能来自各种颜色的NPs。同时，光老化NPs的褪色和变黄可能影响水动物对其的摄食和对植物的生长抑制。与白色/透明NPs相比，彩色NPs表现出不同的光老化序列和光氧化程度。凝聚动力学对比进一步表明，光老化对白色NPs的环境迁移影响强于其它颜色NPs。因此，可能不适宜直接将白色/透明NPs的环境行为直接延伸至各种颜色NPs，需在未来研究中进一步阐明颜色对NPs和MPs的环境命运、运输和风险的影响。本研究获得李永涛教授团队支持，依托华南农业大学中英环境科学研究中心（国际联合实验室）与广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室等科研平台，获得了国家自然科学基金面上项目、广东省“珠江人才计划”创新创业海外引进（青年）团队项目、广东省自然科学基金青年提升项目与面上项目等项目资助。作者简介第一作者：苏佳娜，女，中共党员，硕士研究生，毕业于华南农业大学资源环境学院。以第一、第二作者身份在Environmental Science & Technology和Environment International发表SCI论文。通讯作者：陈澄宇，中共党员，华南农业大学资源环境学院副教授，硕士生导师，美国罗格斯大学博士，主要从事纳米颗粒环境行为研究。入选广东省珠江人才计划引进创新创业（青年）团队、广州市科学技术协会青年人才托举工程、华南农业大学高层次引进人才。主持国家自然科学基金2项、广东省自然科学基金2项、广州市基础研究项目、新泽西州水资源研究所科研基金等项目。近年来发表论文52篇，其中以第一或通讯（含共同）作者发表论文30篇，包括中科院一区13篇、二区7篇，发表在Environmental Science & Technology（3篇，2篇封面）、Water Research（5篇）、Chemical Engineering Journal（2篇）、Journal of Hazardous Materials、Environment International等领域权威学术期刊。曾获国家建设高水平大学公派博士留学基金资助、新泽西州John J. Lagrosa Award、罗格斯大学Summa Cum Laude Award等奖项。担任Biochar、Carbon Research、Reviews of Environmental Contamination and Toxicology和生态环境学报青年编委、Frontiers in Environmental Chemistry客座编委以及Eco-Environment & Health青年（预备）编委，担任十余个期刊审稿人。通讯作者：崔理华，男，博士，现任华南农业大学资源环境学院环境科学与工程系教授，兼任广东高校污水生态处理与水体修复工程技术研究中心主任和畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室华南分中心主任及广东省环境科学学会理事。主要从事城镇与农村污水以及污水处理厂尾水人工湿地生态处理、规模化养猪场废水厌氧-生化-生态处理组合工艺、城市河流水环境生态修复治理以及养殖池塘尾水生态治理技术等研究、设计与工程施工。主持和参加部省级课题30余项，发表论文120余篇，其中，SCI收录论文50余篇。申请及授权国家发明专利20余项，主持设计农村生活污水人工湿地处理工程5000余座，获得中国发明协会一等奖以及广东省、生态环境部、中国环境保护产业协会、广州市科学技术奖励二等奖各1项；参与设计与施工的规模化养猪场废水处理工程400余座以及主持养殖池塘尾水生态治理工程施工5项；主持和参与城市河流黑臭水体综合整治与河流水环境生态修复治理工程设计、施工与运营服务项目10余项。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.3c04808

基于傅立叶变换红外光谱的塑料分析专用系统 塑料分析的要求是什么？ 分析塑料时会使用红外谱库对其材质进行定性。但因受热或紫外光照发生变性（老化）的塑料红外光谱会与标准品光谱的形状有所不同，从而导致难以顺利进行定性。 岛津新发布的塑料分析仪及配套方法包通过搭载老化谱库，能够实现反映老化状态的高精度定性分析。 塑料分析方法包 紫外光照老化塑料谱库该谱库使用岩崎电气株式会社生产的加速老化人工环境气候箱，收录了相当于自然光老化10年的一系列塑料的红外光谱。其中包括针对14种常见塑料，通过紫外光照射不同时间进行老化的200多张红外光谱。 紫外光照老化塑料谱库中收录的硬质PVC 热老化塑料谱库该谱库收录了静冈县工业技术研究所滨松工业技术支援中心所测量、获取的热老化塑料红外光谱。其中包括针对13种常见塑料，在200 ～ 400℃下进行老化的100多张红外光谱。 热老化塑料谱库中收录的聚乙烯（PE） IR Pilot 专用分析程序/方法包其中附带了可便于直接开始测量光谱以及自动创建报告的IRSpirit专用程序 IR Pilot以及用于塑料测量的一般性红外方法参数，因此可方便地对目标样品进行快速测量、分析及打印报告。 即使不熟悉FTIR分析的用户也能够立刻上手。 IRSpirit 专用向导式程序IR Pilot