行业应用 | 挤出机与拉曼光谱联用：实时检测聚合物共混物的浓度

聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等聚合物的共混是实现产品所需机械性能、光学性能和热性能（如强度、光学稳定性以及抗冲击性）的关键所在。

终产品的实际性能会因共混物中各组分聚合物的相对浓度而有所不同。正确的配方需要通过适当的配料/混合来确保。这个过程可能会出现错误，例如投料错误、操作人员在按体积或重量配料时出现失误、混合不均匀或材料完整性受损等。在挤出过程中控制各组分的相对浓度对于确保材料性能的一致性以及满足客户和法规的标准至关重要。

使用拉曼光谱进行原位过程监测能够实时监测聚合物各组分的含量。这提高了分析效率，并消除了离线分析的时间滞后性，从而能够立即采取纠正措施，而离线测量则存在将不合格批次全部丢弃的风险。

PC和PMMA的拉曼光谱如下图所示，二者都有各自的特征峰位，可用于各自组分的含量监测。

图2：PC和PMMA的拉曼光谱

聚碳酸酯（PC）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的比例变化直接反映在拉曼光谱的变化中。在实验开始时，拉曼信号主要由 PMMA 的贡献所主导，定量模型证实 PC 的浓度稳定在 30%，波动极小。

当混合比例变为 50% PC/50% PMMA 时，在 13 分钟后从光谱（图 3）中可以看出，测量得到PC的浓度略低于预期的 50%。这意味着过渡阶段的时间不够长，无法在达到完全稳定的混合物之前过渡到下一个阶段，即70% PC/30% PMMA。

图3：随着时间的推移，由拉曼光谱计算的PC的浓度从均匀的30%增加到不均匀的70%

原位拉曼光谱技术被证明是一种快速且可靠的工具，可用于在挤出过程中实时监测聚合物的组成。本研究通过分析关键振动带的拉曼光谱特征，展示了量化聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）浓度以及评估其均匀性的可行性与简便性。

在聚合物挤出过程中采用在线拉曼光谱技术，能够实时调整聚合物双组分比例，从而优化配方、提高材料一致性，并实现更好的工艺和质量控制。