第36卷，第1期 2016年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.36,No.1-pp55-59
January,2016
红外光谱结合偏最小二乘法定量分析毛竹/聚丙烯复合材料的主成分
劳万里1，何玉婵，李改云1*，周群” 1.中国林业科学研究院术材工业研究所，北京100091 2.清华大学化学系，北京100084
摘要木塑复合材料（woodplasticcomposites，WPC)中生物质和塑料的比例影响其物理力学性能和价格。建立一种快速、准确的方法预测WPC中生物质和塑料的含量对于WPC市场的进一步发展具有重要作用。现有的检测方法主要为热分析法，然而，热分析法固有的缺陷（包括检检测时间长、测精度低、操作复杂等）严重限制了其应用范围。为此，本研究采用红外光谱（FTIR)结合偏最小二乘法（PLS)对毛竹/聚丙烯（PP)复合材料样品中毛竹及PP的含量进行了快速测定。以毛竹为生物质填料、PP为基体材料，同时加人一定量的添加剂，采用挤出成型法制备了42个不同毛竹/PP比例的WPC样品。采用KBr压片法收集42个WPC样晶的红外光谱数据，利用PLS-2和完全交互验证方式建立样品中毛竹及PP含量和光谱数据间的相关性模型。内部交互验证结果表明，对原始光谱进行一阶导数和SNV预处理后，选择1800～800cm"波段建立的模型性能最佳。毛竹和PP含量的校正模型决定系数R均为0.955，校正标准偏差SEC分别为1.827和 1.848。毛价和PP含量的预测模型决定系数R均为0.950，交互验证标准偏差SECV分别为1.927和 1.950，RPD值均为4.45。外部验证结果表明，毛竹和PP含量相对预测偏差均低于6%，FTIR结合PLS法可以同时快速、准确地预测毛竹/PP复合材料中毛竹及PP含量。
关键词红外光谱（FTIR）：偏最小二乘法（PLS）；毛竹；聚内烯（PP）
中图分类号：0657.3文献标识码：A
引言
DOI: 10, 3964 /j. issn. 1000-0593(2016 )01-0055-05
WPC无表观特征，常规的检测方法也不能测定其生物质及塑料的含量。为此研究一种快速、可靠的方法预测WPC中生物质及塑料的含量对促进WPC产业的健康发展具有十分
木塑复合材料（woodplasticcomposites，WPC）是以木材、竹材等木质纤维类生物质的纤维、粉末及其加工剩余物为增强体或填料，以聚丙烯、聚乙烯等热塑性聚合物为基体，并加人少量添加剂经过熔挤出、注塑和热压等加工成型的绿色环保型复合材料口。因其原料来源广泛、价格低廉而产泛应用于建筑、包装、园林、室内家具以及汽车内装饰件等各领域[2.3]。
WPC中生物质与塑料的比例对材料的尺寸稳定性、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度以及抗真菌腐朽能力等都有显著的影响47。因此，美国国家材料协会（ASTM)规定WPC 中塑料的绝十质量百分比必须小于50/。我国为提高资源的综合利用也先后出台了税收优惠、出口退税等优惠政策。然而，我国WPC品种规格较多，企业生产过程中采用的塑料和生物质种类以及二者的配比各不相同。不同木塑配比的
收稿日期：2014-09-06，修订日期：2015-01-25
重要的意义。目前，国内外关于WPC组分分析的研究报道较少，现有的检测方法主要集中于热分析法，主要包括热重分析法（TGA）、差示扫描量热法（DSC)和热解分析法（Py），尽管热分析法在一定程度上可以测定WPC中生物质及塑料的含量，但生物质、塑料与添加剂的热解过程很难实现完全分离，因而，热分析法误差较大，不能满足当前市场的需求另外，热分析法包括分析时间长、操作复杂、成本昂贵等严重限制了其应用范围[81]。随着WPC市场的发展，寻求一种快速、准确、低成本的方法预测WPC中生物质及塑料含量成为迫在眉睫的问题
近些年来，化学计量学的发展使红外光谱（FTIR)实现了从简单化合物体系到复杂化合物体系的定量分析，其中偏最小二乘法(PLS)是最为常用的多变量统计方法3]。FTIR 结合PLS法的主要优势在于分析快速简便、精度高、重现性
基金项目：国家自然科学基金项目(31370556)和林业公益性行业科研专项项目(201204802-2)资助
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作者简介：劳万里，1988年生，中国林业科学研究院木材工业研究所硕士研究生
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