翱宇宸光(广州)光电科技有限公司

一、原理基础

1. 反射光谱原理：当近红外光照射到塑料样品表面时，会发生反射现象。反射光包含了塑料的化学组成和物理结构信息。塑料分子中的化学键（如 C - H、C - O、C = C 等）在近红外区域有特定的振动吸收，这些振动吸收会影响反射光的光谱特征。不同种类的塑料由于其化学结构和成分不同，对近红外光的吸收和反射特性也不同，从而可以通过分析反射光谱来鉴别塑料种类。

2. 漫反射与镜面反射：在反射过程中，存在漫反射和镜面反射两种情况。漫反射是指光在样品表面向各个方向散射，它能够提供塑料内部和表面的综合信息；镜面反射主要是光在样品表面像镜子一样的反射，更多地反映样品表面的光滑程度等物理性质。对于塑料种类鉴别，漫反射光谱更为重要，因为它包含了塑料内部化学键和官能团的信息。

二、鉴别步骤和方法

1. 样品准备：

1. 一般来说，塑料样品需要有相对平整的表面，以确保反射光的一致性。如果样品表面粗糙，可能会影响反射光的方向和强度，从而干扰光谱分析。对于一些不规则形状的塑料样品，可能需要进行切割或打磨处理，使其能够更好地与光谱仪的光源和探测器配合。
2. 同时，要注意样品的清洁，避免表面的污垢、油脂等杂质对反射光谱产生影响。例如，一些塑料制品在加工过程中可能会残留脱模剂等物质，这些都需要在检测前清除干净。

2. 光谱采集：

1. 使用近红外光谱仪进行反射光谱采集时，需要设置合适的参数。包括波长范围、分辨率、积分时间等。一般近红外光谱的波长范围在 780 - 2526nm 之间，根据塑料的特点和鉴别要求，可以选择合适的波段。例如，对于含有较多不饱和双键的塑料，可能需要重点关注双键特征吸收峰所在的波段。

2. 分辨率决定了光谱仪能够区分的小波长间隔，较高的分辨率可以提供更详细的光谱信息，但也会增加数据量和测量时间。积分时间影响光信号的收集强度，对于反射率较低的塑料样品，可能需要适当延长积分时间来获得足够强的信号。

3. 数据处理和分析：

1. 原始的反射光谱数据可能会受到噪声、基线漂移等因素的影响，需要进行预处理。常用的数据预处理方法包括平滑处理（如 Savitzky - Golay 平滑）、基线校正（如多项式拟合基线校正）等。这些方法可以提高光谱数据的质量，使后续的分析更加准确。

2. 分析方法主要有主成分分析（PCA）、偏小二乘法判别分析（PLS - DA）等。主成分分析可以将高维的光谱数据降维，提取主要的光谱特征成分，通过观察主成分得分图可以直观地判断不同塑料样品之间的差异。偏小二乘法判别分析则是一种有监督的分类方法，它可以根据已知塑料种类的光谱数据建立判别模型，然后用于未知样品的分类鉴别。

三、影响鉴别准确性的因素

1. 添加剂和填充物的影响：许多塑料在生产过程中会添加各种添加剂，如增塑剂、抗氧剂、着色剂等，或者混入填充物，如碳酸钙、滑石粉等。这些添加剂和填充物会改变塑料的反射光谱特征。例如，添加了大量碳酸钙填充物的塑料，其反射光谱在某些波长区域会出现碳酸钙的特征吸收峰，这可能会干扰对塑料本身种类的鉴别。

2. 表面处理的影响：塑料表面的处理工艺，如涂层、印刷、电镀等，也会影响反射光谱。涂层会在塑料表面形成一层新的物质层，其光谱特征会叠加在塑料的原始光谱上。例如，塑料表面的金属涂层会在近红外区域产生反射和吸收，掩盖塑料本身的部分光谱特征。

3. 样品厚度和均匀性的影响：样品厚度不同可能会导致光在塑料内部的吸收和反射路径不同，从而影响反射光谱。对于不均匀的塑料样品，其不同部位的化学组成或物理结构可能存在差异，使得反射光谱出现波动，降低鉴别准确性。
翱宇宸光（广州）光电科技有限公司由多位从业于光谱测试仪器的研发人员合作创立，致力于开发国际的光谱分析仪器，基于特有的光机电一体化、光谱分析、云计算等技术，形成以光纤光谱仪拳头产品，多仪器测试全系列开发。

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