【微光谱应用】拉曼在线监测眼科材料的固化速率

随着人口老龄化和眼科疾病患病率的上升，全 球眼科行业已成为一个价值数十亿美元的市场。如白内障手术中常用的人工晶状体等材料，对于此类眼科手术材料制造商来说，使用光谱学技术能够提高生产效率，加速开发更有效的新材料。

实验配置

为验证785nm拉曼光谱表征眼科材料固化过程的可行性，使用模块化拉曼光谱仪测量由固化灯照射的混合物。在不同的曝光时间内进行多次测量。基于数据中的几个明确固化指标，我们证明了拉曼光谱可有效应用于外科眼科材料的在线过程检测。

实验搭建图

数据采集及处理

Step 1

将眼科材料混合物置于小瓶中并由UV固化灯照射。在没有UV固化的情况下制备后立即测量混合物，然后在UV固化后的间隔1、5、10、15、20和30分钟分别进行测量。

Step 2

关闭激光器采暗光谱，然后采用~380mW激光功率激发样品。积分时间1秒，OceanView软件中有一种叫"CleanPeaks"清峰算法，可用于去除基线和荧光效应.

Step 3

同时，原始数据还可通过标准正态变量变换（SNV）进行处理，进行基线去除。SNV算法通过特定范围内的平均值减去数据，再除以同一范围内的标准偏差。

为了解混合物固化过程中拉曼光谱的变化，将这些数据与之前采集的单个组分的光谱进行比较，其中包括单体和交联剂，紫外线吸收剂和光敏剂。这有助于我们评估固化对每种化合物的分子结构的影响，因为它们的拉曼信号强度在固化过程中发生变化。

数据分析

另一有趣的现象发生在1710-1745cm-1范围内，由于C=O共价键的伸缩振动，该峰值出现在每种化合物的不同峰位处，且在固化时间的前五分钟内略有变化1。

实验结论

本文使用拉曼光谱监测曝光于紫外光下眼科材料的固化。1632cm-1峰位处的变化可用于确定分子固化时C=C键断裂的程度。1720cm-1峰位处的拉曼强度变化表明C=O共价键的伸缩，结合1632cm-1峰位处的强度，可用作计算聚合物的转化率（图1）。

参考文献

1. Socrates, G. Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies, Third Edition, John Wiley & Sons, LTD, 2001.

2. Liu, F., Wang, Y, Xue, X. and Yang, H. Photopolymerization of UV Curable Coatings Monitored by Raman Spectroscopy. Polymer(Korea), 2016, 40, 390-396.