紅外光譜多組分復合塑料薄膜厚度檢測

摘 要： 為建立一種復合塑料膜薄膜各組分厚度的快速檢測方法，利用傅里葉變換中紅外光譜儀對聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）和聚氯乙烯（PVC）四種常見的塑料材質組合成的薄膜樣本進行檢測，共收集不同厚度、不同組分的復合薄膜中紅外光譜樣本81 個。根據組合區間偏最小二乘法（SiPLS）篩選波段并建立定量模型，選擇擬合精度最高的模型進行多變量數據分析，對預測集樣本中多組分復合薄膜材料的PET、PE、PC、PVC 進行厚度預測，平均預測相對誤差分別為0.96%、3.46%、0.50 %、2.98%，該紅外光譜SiPLS 分析方法可實現復合塑料薄膜各組分厚度的快速檢測。

關鍵詞： 紅外光譜; 組合區間偏最小二乘法; 厚度檢測; 復合薄膜; 多組分定量

中圖分類號： TB9; TQ320.77 文獻標志碼： A 文章編號： 1674–5124（2025）03–0081–06

0 引 言

塑料薄膜在日常生活、工業和農業生產，都有著諸多應用[1-2]。其中多組分復合塑料薄膜因其可以綜合不同種類膜的特性，可以更好地滿足市場需求，近年來得到了快速發展[3]。目前多組分復合薄膜的品種眾多，復合種類也由開始的兩種發展到了多種，檢測與分析此類復合材料其中各組分的厚度，對其特性研究及生產控制具有重要作用和意義。

目前測厚方法主要有X 射線測厚法、β 射線測厚法、超聲波測厚法、渦流測厚法等[4-6]，但這些方法具有儀器成本高、能耗高、危害人體健康、操作不方便等缺點，且這些方法只能測量薄膜整體的厚度，而不能檢測復合塑料薄膜中各個組分的厚度。

紅外光譜法多用于研究物質的化學組分與結構，由于操作簡單、紅外光吸收對不同組分具有選擇性、不會對環境造成污染和人體健康損害等優點，只要可以建立精度滿足要求的模型，即可用于快速檢測復合塑料薄膜各組分厚度[7]。目前紅外光譜在塑料分析上的應用研究上，湯慶峰等[8] 利用傅里葉變換顯微紅外光譜法分析并判別了農田常見微塑料的組成成分，徐源等[9] 利用紅外光譜儀建立了聚乙烯薄膜的厚度-光譜的工作曲線，金櫻華等[10] 利用傅里葉變換顯微紅外光譜法鑒定了復合薄膜的成分，而利用中紅外光譜法測量多組分塑料薄膜厚度的研究較少。本研究通過組合不同厚度、不同材質塑料薄膜作為樣品，使用中紅外光譜儀采集樣品光譜，然后采用全區間光譜PLS 與SiPLS 建立模型分析并對比，得到了基于特征波段的多組分復合塑料薄膜各組分厚度的快速、高精度方法，實現了多組分復合塑料薄膜組分厚度的快速檢測。