產品分類
Product Category 聚碳酸酯(PC)塑料是含碳酸酯基團的通用工程塑料,廣泛應用于建材、汽車制造、醫療器械等多行業,我國是 PC 生產和消費大國。
隨著 PC 產品更新換代,廢舊 PC 塑料量龐大,回收再利用是構建循環體系的重要舉措,但再生 PC 在儲存中會釋放揮發性氣味,部分危害人體與環境。
文章通過對再生 PC 塑料氣味分析,建立客觀的氣味評價方法,控制再生PC 塑料品質。
01
AIRSENSE電子鼻
AIRSENSE電子鼻是一款小巧、快捷、高效的檢測系統,由傳感器陣列、信號預處理電路和計算機模式識別系統構成。其傳感器陣列包含多個金屬氧化氣體傳感器,可精準探測芳香成分、氫氧化合物、氨氣等多種揮發性物質。在再生聚碳酸酯(PC)塑料氣味分析研究中,其傳感器陣列中的 W1S 傳感器對甲基類物質敏感、W1W 傳感器針對硫化物、W2S 傳感器則對醇類與醛酮類成分響應顯著,可精準捕捉復雜氣味中的關鍵組分。

02
試驗方案詳情
1
試驗材料
9 種市售再生 PC 塑料,詳情如下表

2
儀器設備
德國 Airsense 公司電子鼻,含 10 個金屬氧化物傳感器,對不同揮發物靈敏度不同。
3
試驗步驟
按照CB/T40006.1-2021的要求,稱取(20 ±0.1)g試樣于廣口玻璃瓶中,蓋緊后放入(80±2) °C恒溫箱內,保持(120±10)min,再冷卻至(60± 2)°C后用電子鼻進行氣味測定。
通過傳感器清洗時間、調零時間、數據采集時間、進樣流量等參數設置來確定電子鼻測試再生PC塑料氣味的優測試條件。通過單因素試驗,建立的優測試條件為傳感器清洗時間80s,調零時間5s, 數據采集時間120s,進樣流量400mL/min。
03
試驗結果與分析
傳感器響應分析

傳感器響應先增后降,因氣味成分先在傳感器表面富集,后吸附速率小于揮發速率。
數據采集時間120s可獲各傳感器高響應值,W1S(對甲基類靈敏)、W1W(對硫化物靈敏)、W2S(對醇類、醛酮類靈敏)對再生 PC 氣味響應明顯。
指紋圖分析

選取一級、二級、三級再生 PC 塑料,繪制氣味指紋圖,W1S、W1W、W2S 傳感器響應值呈三級 > 二級 > 一級規律,其他傳感器最大響應值基本重合;原因包括含硫阻燃劑降解產生硫化物、PC 降解產生醛酮類產物、異亞丙基鏈斷裂產生甲基類產物,且再生次數越多,易降解成分響應值越大。
主成分分析(PCA)

針對 3 種再生 PC 塑料:選取傳感器高響應處 62、63、64、65s 建立模型,主成分貢獻率99.46%,第二主成分0.53%,總貢獻率99.99%,3 種試樣識別能力均為 1,在 PCA 圖分開,一級與三級間距遠、氣味差異大,與人工嗅辨一致。
針對 9 種再生 PC 塑料主成分貢獻率70.51%,第二主成分28.94%,總貢獻率99.45%,9 種試樣識別能力均 > 0.99,可區分氣味差異;氣味強度順序與人工嗅辨一致,且三級再生 PC 氣味強,同類二級再生 PC 氣味大于一級,PC/GF 因玻璃纖維特性氣味較強。
04
研究結論
AIRSENSE電子鼻數據采集時間設為120s可獲各傳感器對再生PC氣味的高響應值,且電子鼻對甲基類、硫化物、醇類、醛酮類成分最敏感。
提取各傳感器高響應值繪制的氣味指紋圖,可直觀分析再生 PC 塑料氣味差異。
基于傳感器響應信號建立的 PCA 模型,能有效區分不同再生 PC 塑料氣味響應值差異,還可辨別氣味大小,與人工嗅辨結果相符。
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