nuus

Ons gebruik koekies om jou ervaring te verbeter.Deur voort te gaan om deur hierdie webwerf te blaai, stem jy in tot ons gebruik van koekies.Meer inligting.
Wanneer 'n verkeersongeluk aangemeld word en een van die voertuie verlaat die toneel, word forensiese laboratoriums dikwels getaak om die bewyse te herwin.
Oorblywende bewyse sluit in gebreekte glas, gebreekte hoofligte, agterligte of buffers, sowel as glymerke en verfreste.Wanneer 'n voertuig met 'n voorwerp of persoon bots, sal die verf waarskynlik in die vorm van kolle of skyfies oordra.
Motorverf is gewoonlik 'n komplekse mengsel van verskillende bestanddele wat in verskeie lae toegedien word.Alhoewel hierdie kompleksiteit ontleding bemoeilik, verskaf dit ook 'n magdom potensieel belangrike inligting vir voertuigidentifikasie.
Raman-mikroskopie en Fourier-transform-infrarooi (FTIR) is van die hooftegnieke wat gebruik kan word om sulke probleme op te los en nie-vernietigende ontleding van spesifieke lae in die algehele bedekkingstruktuur te fasiliteer.
Verfskyfie-analise begin met spektrale data wat direk met kontrolemonsters vergelyk kan word of in samewerking met 'n databasis gebruik kan word om die fabrikaat, model en jaar van die voertuig te bepaal.
Die Royal Canadian Mounted Police (RCMP) hou een so 'n databasis, die Paint Data Query (PDQ) databasis.Deelnemende forensiese laboratoriums kan te eniger tyd verkry word om te help om die databasis in stand te hou en uit te brei.
Hierdie artikel fokus op die eerste stap in die ontledingsproses: die versameling van spektrale data van verfskyfies met behulp van FTIR- en Raman-mikroskopie.
FTIR data is ingesamel met behulp van 'n Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR mikroskoop;volledige Raman-data is ingesamel met behulp van 'n Thermo Scientific™ DXR3xi Raman-mikroskoop.Verfskyfies is van beskadigde dele van die motor geneem: een van die deurpaneel af, die ander van die buffer.
Die standaardmetode om deursnee-monsters aan te heg is om dit met epoksie te giet, maar as die hars die monster binnedring, kan die resultate van die ontleding beïnvloed word.Om dit te voorkom, is die verfstukke tussen twee velle poli(tetrafluoroethylene) (PTFE) op 'n dwarssnit geplaas.
Voor ontleding is die deursnit van die verfskyfie met die hand van die PTFE geskei en die skyfie is op 'n bariumfluoried (BaF2) venster geplaas.FTIR-kartering is in transmissiemodus uitgevoer met behulp van 'n 10 x 10 µm2 opening, 'n geoptimaliseerde 15x objektief en kondensor, en 'n 5 µm steek.
Dieselfde monsters is gebruik vir Raman analise vir konsekwentheid, alhoewel 'n dun BaF2 venster deursnit nie vereis word nie.Dit is opmerklik dat BaF2 'n Raman-piek by 242 cm-1 het, wat in sommige spektra as 'n swak piek gesien kan word.Die sein moet nie met verfvlokkies geassosieer word nie.
Verkry Raman-beelde deur beeldpixelgroottes van 2 µm en 3 µm te gebruik.Spektrale analise is uitgevoer op die hoofkomponent pieke en die identifikasieproses is aangehelp deur die gebruik van tegnieke soos multi-komponent soektogte in vergelyking met kommersieel beskikbare biblioteke.
Rys.1. Diagram van 'n tipiese vier-laag motorverfmonster (links).Dwarsdeursnee-video-mosaïek van verfskyfies wat uit 'n motordeur (regs) geneem is.Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en strukturele analise
Alhoewel die aantal lae verfvlokkies in 'n monster kan verskil, bestaan ​​monsters tipies uit ongeveer vier lae (Figuur 1).Die laag wat direk op die metaalsubstraat aangebring word, is 'n laag elektroforetiese onderlaag (ongeveer 17-25 µm dik) wat dien om die metaal teen die omgewing te beskerm en dien as 'n monteeroppervlak vir daaropvolgende lae verf.
Die volgende laag is 'n bykomende onderlaag, stopverf (ongeveer 30-35 mikron dik) om 'n gladde oppervlak vir die volgende reeks verflae te verskaf.Dan kom die basislaag of basislaag (sowat 10-20 µm dik) wat uit die basisverfpigment bestaan.Die laaste laag is 'n deursigtige beskermende laag (ongeveer 30-50 mikron dik) wat ook 'n glansende afwerking bied.
Een van die hoofprobleme met verfspoorontleding is dat nie alle lae verf op die oorspronklike voertuig noodwendig as verfskyfies en vlekke aanwesig is nie.Daarbenewens kan monsters uit verskillende streke verskillende samestellings hê.Verfskyfies op 'n buffer kan byvoorbeeld uit buffermateriaal en verf bestaan.
Die sigbare deursnee-beeld van 'n verfskyfie word in Figuur 1 getoon. Vier lae is sigbaar in die sigbare beeld, wat korreleer met die vier lae wat deur infrarooi-analise geïdentifiseer is.
Na kartering van die hele dwarssnit, is individuele lae geïdentifiseer deur gebruik te maak van FTIR-beelde van verskeie piekareas.Verteenwoordigende spektra en gepaardgaande FTIR-beelde van die vier lae word in Fig.2. Die eerste laag het ooreengestem met 'n deursigtige akrielbedekking wat bestaan ​​uit poliuretaan, melamien (piek op 815 cm-1) en stireen.
Die tweede laag, die basis (kleur) laag en die helder laag is chemies soortgelyk en bestaan ​​uit akriel, melamien en stireen.
Alhoewel hulle soortgelyk is en geen spesifieke pigmentpieke geïdentifiseer is nie, toon die spektra steeds verskille, hoofsaaklik in terme van piekintensiteit.Laag 1-spektrum toon sterker pieke by 1700 cm-1 (poliuretaan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) en 762 cm-1.
Piekintensiteite in die spektrum van laag 2 neem toe by 2959 cm-1 (metiel), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eter), 1077 cm-1 (eter) en 731 cm-1.Die spektrum van die oppervlaklaag het ooreengestem met die biblioteekspektrum van alkidhars gebaseer op isoftaalsuur.
Die laaste laag e-coat-onderlaag is epoksie en moontlik poliuretaan.Uiteindelik was die resultate in ooreenstemming met dié wat algemeen in motorverf voorkom.
Ontleding van die verskillende komponente in elke laag is uitgevoer met behulp van kommersieel beskikbare FTIR-biblioteke, nie motorverfdatabasisse nie, so hoewel die passings verteenwoordigend is, is dit moontlik nie absoluut nie.
Die gebruik van 'n databasis wat ontwerp is vir hierdie tipe analise sal die sigbaarheid van selfs die fabrikaat, model en jaar van die voertuig verhoog.
Figuur 2. Verteenwoordigende FTIR-spektra van vier geïdentifiseerde lae in 'n dwarssnit van gekapte motordeurverf.Infrarooi beelde word gegenereer uit piekstreke wat met individuele lae geassosieer word en op die videobeeld geplaas word.Die rooi areas wys die ligging van die individuele lae.Deur 'n diafragma van 10 x 10 µm2 en 'n stapgrootte van 5 µm te gebruik, dek die infrarooi beeld 'n oppervlakte van 370 x 140 µm2.Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en strukturele analise
Op fig.3 toon 'n videobeeld van 'n dwarssnit van bufferverfskyfies, ten minste drie lae is duidelik sigbaar.
Infrarooi deursnee beelde bevestig die teenwoordigheid van drie afsonderlike lae (Fig. 4).Die buitenste laag is 'n duidelike laag, heel waarskynlik poliuretaan en akriel, wat konsekwent was in vergelyking met helderjas-spektra in kommersiële forensiese biblioteke.
Alhoewel die spektrum van die basis (kleur) laag baie ooreenstem met dié van die deursigtige laag, is dit steeds duidelik genoeg om van die buitenste laag onderskei te word.Daar is beduidende verskille in die relatiewe intensiteit van die pieke.
Die derde laag kan die buffermateriaal self wees, bestaande uit polipropileen en talk.Talk kan as 'n versterkende vuller vir polipropileen gebruik word om die strukturele eienskappe van die materiaal te verbeter.
Albei buitenste lae was in ooreenstemming met dié wat in motorverf gebruik word, maar geen spesifieke pigmentpieke is in die onderlaag geïdentifiseer nie.
Rys.3. Video-mosaïek van 'n deursnit van verfskyfies wat van 'n motorbuffer af geneem is.Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en Struktuuranalise
Rys.4. Verteenwoordigende FTIR-spektra van drie geïdentifiseerde lae in 'n dwarssnit van verfskyfies op 'n buffer.Infrarooi beelde word gegenereer uit piekstreke wat met individuele lae geassosieer word en op die videobeeld geplaas word.Die rooi areas wys die ligging van die individuele lae.Deur 'n diafragma van 10 x 10 µm2 en 'n stapgrootte van 5 µm te gebruik, dek die infrarooi beeld 'n oppervlakte van 535 x 360 µm2.Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en strukturele analise
Raman-beeldmikroskopie word gebruik om 'n reeks dwarssnitte te ontleed om bykomende inligting oor die monster te verkry.Die Raman-analise word egter bemoeilik deur die fluoressensie wat deur die monster vrygestel word.Verskeie verskillende laserbronne (455 nm, 532 nm en 785 nm) is getoets om die balans tussen fluoressensie intensiteit en Raman sein intensiteit te evalueer.
Vir die ontleding van verfskyfies op deure word die beste resultate verkry deur 'n laser met 'n golflengte van 455 nm;alhoewel fluoressensie steeds teenwoordig is, kan 'n basiskorreksie gebruik word om dit teë te werk.Hierdie benadering was egter nie suksesvol op epoksielae nie omdat die fluoressensie te beperk was en die materiaal vatbaar was vir laserskade.
Alhoewel sommige lasers beter is as ander, is geen laser geskik vir epoksie-analise nie.Raman-deursnee-analise van verfskyfies op 'n buffer met 'n 532 nm laser.Die fluoressensiebydrae is steeds teenwoordig, maar verwyder deur basislynkorreksie.
Rys.5. Verteenwoordigende Raman-spektra van die eerste drie lae van 'n motordeurskyfie-monster (regs).Die vierde laag (epoksie) het tydens die vervaardiging van die monster verlore gegaan.Die spektra is basislyn gekorrigeer om die effek van fluoressensie te verwyder en versamel met behulp van 'n 455 nm laser.'n Oppervlakte van 116 x 100 µm2 is vertoon met 'n pixelgrootte van 2 µm.Deursnit video-mosaïek (links bo).Multidimensionele Raman Curve Resolusie (MCR) deursnee beeld (links onder).Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en strukturele analise
Raman-analise van 'n deursnit van 'n stuk motordeurverf word in Figuur 5 getoon;hierdie monster wys nie die epoksielaag nie omdat dit tydens voorbereiding verlore gegaan het.Aangesien Raman-ontleding van die epoksielaag egter problematies gevind is, is dit nie as 'n probleem beskou nie.
Die teenwoordigheid van stireen oorheers in die Raman-spektrum van laag 1, terwyl die karbonielpiek baie minder intens is as in die IR-spektrum.In vergelyking met FTIR, toon die Raman-analise betekenisvolle verskille in die spektra van die eerste en tweede lae.
Die naaste Raman-pasmaat aan die basislaag is perileen;alhoewel dit nie presies ooreenstem nie, is dit bekend dat perileenderivate in pigmente in motorverf gebruik word, dus kan dit 'n pigment in die kleurlaag verteenwoordig.
Die oppervlakspektra was in ooreenstemming met isoftaalalkydharse, maar hulle het ook die teenwoordigheid van titaandioksied (TiO2, rutiel) in die monsters opgespoor, wat soms moeilik was om met FTIR op te spoor, afhangende van die spektrale afsnypunt.
Rys.6. Verteenwoordigende Raman-spektrum van 'n monster verfskyfies op 'n buffer (regs).Die spektra is basislyn gekorrigeer om die effek van fluoressensie te verwyder en versamel met behulp van 'n 532 nm laser.'n Oppervlakte van 195 x 420 µm2 is vertoon met 'n pixelgrootte van 3 µm.Deursnit video-mosaïek (links bo).Raman MCR-beeld van 'n gedeeltelike deursnit (links onder).Beeldkrediet: Thermo Fisher Scientific – Materiale en Struktuuranalise
Op fig.6 toon die resultate van Raman-strooi van 'n dwarssnit van verfskyfies op 'n buffer.'n Bykomende laag (laag 3) is ontdek wat nie voorheen deur FTIR opgespoor is nie.
Die naaste aan die buitenste laag is 'n kopolimeer van stireen, etileen en butadieen, maar daar is ook bewyse van die teenwoordigheid van 'n bykomende onbekende komponent, soos blyk uit 'n klein onverklaarbare karbonielpiek.
Die spektrum van die basislaag kan die samestelling van die pigment weerspieël, aangesien die spektrum tot 'n mate ooreenstem met die ftalosianienverbinding wat as die pigment gebruik word.
Die voorheen onbekende laag is baie dun (5 µm) en deels saamgestel uit koolstof en rutiel.As gevolg van die dikte van hierdie laag en die feit dat TiO2 en koolstof moeilik is om met FTIR op te spoor, is dit nie verbasend dat hulle nie deur IR-analise opgespoor is nie.
Volgens die FT-IR-resultate is die vierde laag (die buffermateriaal) as polipropileen geïdentifiseer, maar die Raman-analise het ook die teenwoordigheid van 'n mate van koolstof getoon.Alhoewel die teenwoordigheid van talk waargeneem in FITR nie uitgesluit kan word nie, kan 'n akkurate identifikasie nie gemaak word nie omdat die ooreenstemmende Raman piek te klein is.
Motorverf is komplekse mengsels van bestanddele, en hoewel dit baie identifiserende inligting kan verskaf, maak dit ook ontleding 'n groot uitdaging.Verfskyfiemerke kan effektief opgespoor word met die Nicolet RaptIR FTIR-mikroskoop.
FTIR is 'n nie-vernietigende ontledingstegniek wat nuttige inligting verskaf oor die verskillende lae en komponente van motorverf.
Hierdie artikel bespreek die spektroskopiese analise van verflae, maar 'n meer deeglike ontleding van die resultate, hetsy deur direkte vergelyking met verdagte voertuie of deur toegewyde spektrale databasisse, kan meer presiese inligting verskaf om die bewyse by die bron daarvan te pas.