Vari materiali solidi utilizzati nella costruzione di strade sono stati analizzati utilizzando uno spettrometro Raman portatile. I materiali studiati sono pigmenti e resine comunemente usati come il CaCO3, TiO2e DEGALAN®. Gli spettri misurati differivano notevolmente l'uno dall'altro. Per valutare le principali differenze nelle strutture chimiche, i picchi dei diversi spettri sono stati assegnati ai gruppi funzionali che li hanno originati.
Diversi materiali come vernici, pigmenti (bianchi) e resine sono comunemente usati nella costruzione di strade. Insieme a perline di vetro (usate per la segnaletica orizzontale visibile di notte) e vari altri materiali, ci aiutano ad arrivare in sicurezza da A a B.
In questo studio, sono stati analizzati diversi materiali per la costruzione di strade utilizzando l'analizzatore Raman portatile Mira M-1. Gli spettri raccolti sono stati confrontati tra loro per vedere le principali differenze nei gruppi funzionali. L'analisi ha dimostrato che Mira M-1 è adatto per la differenziazione di tali materiali.
Tutti gli spettri sono stati misurati utilizzando lo spettrometro Raman Mira M-1 in modalità di acquisizione automatica, ovvero i tempi di integrazione sono stati determinati automaticamente. Sono state applicate una lunghezza d'onda laser di 785 nm e la tecnica Orbital-Raster-Scan (ORS). Le misurazioni sono state eseguite in piccole fiale campione con l'adattatore porta fiale.
Sono stati esaminati i seguenti campioni:
- Gesso (CaCO3)
- Biossido di titanio (TiO2)
- Resina EPONAC®
- Resina TP
- Pigmento giallo
- Pigmento blu
- Pigmento rosso
- Resina DEGALAN®
La misurazione del carbonato di calcio ha fornito uno spettro chiaro con due picchi principali a 712 cm-1 (vibrazione di flessione simmetrica O–C–O) e 1087 cm-1 (vibrazione di allungamento simmetrico).
Osservando lo spettro del biossido di titanio, si possono vedere due picchi principali che danno informazioni sull'attuale modificazione del cristallo (rutilo o anatasio). Due picchi rappresentano il rutilo, mentre tre picchi sono tipici dell'anatasio a causa della sua simmetria cristallina.
Entrambi i picchi sono vibrazioni di allungamento simmetriche e appartengono a O–Ti–O (446 cm-1) e Ti–O (609 cm-1). Nel caso dell'anatasio, il picco a 446 cm-1 è diviso in due. Questo rende facile distinguere tra rutilo e anatasio.
Uno sguardo agli spettri di resine tipiche come EPONAC® o DEGALAN® rivela picchi ben separati che possono essere assegnati ai loro gruppi funzionali corrispondenti (vedi sotto).
| Picco [cm-1] | Descrizione |
|---|---|
| 640 | Vibrazione ciclica (benzene para-sostituito) |
| 819 | Vibrazione di flessione C–H (benzene para-sostituito) |
| 1000 | Varie vibrazioni di allungamento C–C |
| 1113 | Vibrazione di allungamento C–OH |
| 1189 | C–(CH3)2 vibrazione di stiramento |
| 1231 | CO |
| 1248 | C–H (benzene) |
| 1298 | –CH2– vibrazione di torsione |
| 1461 | –CH2– vibrazione flessionale |
| 1609 | C=C |
I picchi sono molto caratteristici del benzene para-sostituito e confermano che EPONAC® è un copolimero del bisfenolo A (BPA) e un altro componente.
Quando si confronta lo spettro EPONAC® con lo spettro DEGALAN® (vedi Figura 5), è ovvio che il picco del benzene a 1600 cm-1 manca. Il picco intorno ai 1700 cm-1, insieme alle cime leggermente al di sotto e al di sopra dei 1200 cm-1, è caratteristico dei gruppi carbonilici. Inoltre, i picchi C–C sono più distinti per EPONAC® che per DEGALAN®.
| Picco [cm-1] | Descrizione |
|---|---|
| 599 | –COO vibrazione di flessione |
| 814 | Vibrazione di flessione propionata |
| 843 | C–CH3 vibrazione di stiramento |
| 965 | Vibrazione di allungamento C–C |
| 1065 | Vibrazione di allungamento C–COO |
| 1125 | CO |
| 1234 | CO |
| 1308 | –CH2– vibrazione di torsione |
| 1452 | –CH2– vibrazione di flessione |
| 1728 | C=O gruppo carbonile, estere |
Utilizzando queste differenze, è facile discriminare tra le resine e anche tra resine e pigmenti (vedi Figura 6).
A causa delle grandi differenze nei loro spettri, la spettroscopia Raman portatile è ideale per l'analisi dei materiali utilizzati nella costruzione di strade. L'indagine degli spettri ha mostrato che ci sono differenze significative nei gruppi funzionali dei materiali, consentendo così l'identificazione con sistemi Raman portatili come Mira M-1.
Condividi l'applicazione
Download PDF