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拉曼光譜法檢驗香煙盒外包裝薄膜的研究
更新時間:2018-02-05瀏覽:4652次

陸一帆`1 姜紅1 馬騰1 蘇航1 張麗文2  

1.中國人民公安大學,北京100038;

2.北京卓立漢光儀器有限公司,北京101102)

摘自上海塑料2017年04期

1 引言

隨著吸煙人口的不斷增長,與香煙有關的各類物證出現在刑事案件現場的比例逐步提高,進行香煙品牌和來源的分析,對鎖定偵查范圍、有效打擊犯罪變得尤為重要,現階段已經對香煙煙蒂、煙灰、煙絲、香煙盒外包裝薄膜、煙用內襯紙等進行了多項研究并取得了一定的成果。香煙盒外包裝薄膜即卷煙小盒及條盒外包裹的一層薄膜,*有85%以上的煙盒采用透明包裝材料進行包裝。因其具有阻隔性、透明性、熱封性、機械加工性、透氧透濕率小等特性,能有效防止香煙吸潮霉變,阻止煙草香氣外逸,具有良好的阻隔性和保香性。[1] 

目前法庭科學中,對香煙盒外包裝薄膜的檢驗方法主要有紅外光譜法、小角X射線散射法、差示掃描量熱法、X線熒光光譜法[4-9]等。拉曼光譜法具有無損、快速、準確、樣品不需要前處理等優勢,在農業、醫藥、化學等領域得到了廣泛的應用。本實驗利用拉曼光譜法,對香煙盒外包裝薄膜樣品進行檢驗區分取得了較好的實驗結果。

2 實驗

2.1實驗儀器及樣品

    實驗儀器:Finder Vista顯微共聚焦激光拉曼光譜儀(北京卓立漢光儀器有限公司)。

    實驗條件:532nm激光器,激光強度10mw,光譜掃描范圍3123cm-1439cm-1采集時間3s,累計次數5次。

2.2實驗樣品

    不同品牌、不同系列的香煙盒外包裝薄膜樣品48個,包括華貴泰山烤煙、牡丹香煙、紅塔山烤煙、中南海烤煙過濾嘴香煙等外包裝薄膜樣品。

2.3實驗方法

將樣品放在顯微鏡載物臺上,以反面(與煙盒接觸的一面)為檢測面,在周圍環境無光的條件下進行檢驗。實驗中對每一個樣品測定三次,取平均值。

3 實驗結果分析

3.1根據拉曼光譜圖譜對樣品進行分類

    首先將樣品的拉曼光譜圖與聚丙烯拉曼光譜標準圖譜(見圖3)[10]進行比對。

 

3 聚丙烯的拉曼光譜標準圖譜

聚丙烯有2954cm-12923cm-12903cm-12885cm-12841cm-12723cm-11459cm-11438cm-11360cm-11330cm-11167cm-11167cm-11147cm-1973cm-1842cm-1810cm-1529cm-1456cm-1399cm-1特征振動峰。3000-2600cm-1的譜峰多為CH3CH2C-H鍵的伸縮振動峰;1500-800cm-1的譜峰多為C-C鍵的伸縮振動和C-H的彎曲振動峰,550-300cm-1的譜峰多為聚丙烯碳鏈骨架的搖擺振動峰[11]

    經比對分析,48個樣品均以聚丙烯為主要成分,樣品的差異主要在于2600-1500cm-1區域的譜峰。根據2600-1500cm-1區域譜峰的不同,可將樣品分為4。第Ⅰ類為含有碳碳雙鍵順反異構的樣品,第Ⅱ類為含有炔烴類(CC的樣品,第Ⅲ類為混合類樣品,第Ⅳ類為純凈類樣品

3.1.1Ⅰ類含有碳碳雙鍵順反異構的樣品

順反異構體是立體異構的一種,是由于雙鍵相連的兩個碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉引起的。在雙軸拉伸聚丙烯薄膜生產中,拉伸是關鍵步驟。在平拉伸進行過程中或者拉伸完成后,高分子聚丙烯的泡管結構容易發生松弛,如果松弛對分子形變影響遠低于拉伸對分子形變的影響,高分子就易在拉伸過程中斷裂。原本因聚合作用斷裂的碳碳雙鍵形成的碳碳單鍵,重新生成碳碳雙鍵,但由于碳碳雙鍵處在雙向拉伸過程中,兩個碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉,形成C=C順反異構的結構,2250-2150cm-1處出現高強度波峰(圖4),此類樣品共有5個,在樣品中所占比例較小,生產廠家包括“紅云紅河煙草(集團)有限責任公司”、“天津卷煙廠制造”、“中煙工業有限責任公司(山東、河南分公司)”。

 

4 Ⅰ23樣品的拉曼光譜圖

3.1.2 Ⅱ類含有炔烴類(CC的樣品

樣品在2350-2250cm-1區域出現高強度特征波峰(見圖5)。在聚丙烯液體結晶的過程中,分子也會自動趨向較穩定的結構,有晶體分子間的排列規律化形成或進而降低晶體物化程度,提高薄膜的光學和力學能力[11]。在zui后的加熱階段,分子在高溫下不穩定,聚丙烯結晶生成CC結構。此類共有7個樣品,除9樣品的生產廠家是“紅塔煙草有限責任公司”外,其他6個樣品皆出自于“中煙工業有限責任公司”。

 

5 Ⅱ1樣品的拉曼光譜圖

3.1.3Ⅲ類混合類樣品

    樣品中同時具有2350-2250cm-12250-2150cm-1兩個區域的特征峰(見圖6),此類樣品不僅因雙向拉伸時溫度和速度的差異,形成了碳碳雙鍵,并且由于zui后加熱工序的不同,導致出現碳碳三鍵結構。

 

6  Ⅲ28樣品的拉曼光譜圖

3.1.4第Ⅳ類純凈類樣品

樣品的拉曼光譜圖中除了聚丙烯結構外,幾乎不含有多余的碳碳鍵結構,其波峰與聚丙烯標準峰相似度高(見圖7)。此類樣品中聚丙烯含量高,符合此分類條件的香煙樣品數量較多、香煙產地范圍廣,對該類樣品進行區分不太容易。

 

7  Ⅳ2樣品的拉曼光譜圖

4結論

利用拉曼光譜法可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進行檢驗,該方法簡便快速,結果準確可靠,且無損樣品。根據拉曼光譜檢驗結果可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進行分類,為公安機關實際辦案提供幫助。

參考文獻:

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[2]董鹍,饒之帆,楊曉云.幾種塑料的拉曼光譜檢測[J].塑料工業,2011(6):67~70.

[3]涂志剛,張莉瓊.BOPP薄膜的高性能化和功能化發展方向[J].包裝學報,2012(2):6~12.

[4]李淑英,朱昱,鄒寧.紅外光譜法檢驗香煙盒包裝薄膜[J].廣東公安科技,1998(3):34~36.

[5]鄒寧,李繼民,姚麗娟.常見香煙包裝薄膜的紅外光譜法檢驗研究[C]//第五屆全國微量物證檢驗學術交流會論文匯編.北京:中國人民公安大學出版社,2004:229~231.

[6]鄒寧,錢鳳國,朱昱,等.激光技術檢驗香煙盒塑料薄膜[J].中國刑警學院學報1998(4):36~38.

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[8]姜紅,葉家佑,滿吉,等.X射線熒光光譜法檢驗香煙盒包裝薄膜[C]第十屆全國公安院校刑事科學技術教育論壇論文集.北京:中國人民公安大學出版社,2016,199-203.

[9]韓小元,卓尚軍,王佩玲.X射線熒光光譜法表征薄膜進展[J]光譜學與光譜分析.2006(1):159-165.

[10]陳和生,孫育斌.幾種塑料的傅里葉變換拉曼光譜分析[J].塑料科技,2012(6):69-72.

[11]楊遙,黃正粱,王靖岱,蔣斌波,等.利用拉曼光譜檢測丙烯共聚物的性質[J].光譜學與光譜分析,2012(12):3262-3266.

[12]蘇航,姜紅,陳煜太,等.拉曼光譜法檢驗熱敏紙的研究[J].2017(16).

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