易拉罐是一种常见的饮品包装,它具有便携、不易破碎、容易开启等特点。
易拉罐所用的金属材料一般为铝合金板材或马口铁板材,容易被酸性液体腐蚀,产生锈蚀。为了保护罐体不被腐蚀,同时保证内部液体的干净卫生,需要在易拉罐内部添加涂层。这种涂层必须具有高强度,又要有弹性,还要有一定的稳定性和粘稠度。
常用的内部涂层是环氧树脂。环氧树脂具有良好的耐腐蚀性和韧性,能够有效地预防液体污染易拉罐内部。而且这种涂层对易拉罐内部的液体外溢、气味散发、物质渗透等问题也有一定的防止作用。
“看到”涂层
切开易拉罐,观察它的截面,你会发现你很难用肉眼去区分易拉罐的金属部分和涂层部分。为了观察这些微小的区域,我们可以借助扫描电子显微镜。
扫描电子显微镜(SEM)是一种利用聚焦电子束的原理来观察样品表面形貌和微观结构的仪器。它可以通过扫描样品表面并测量所产生的二次电子信号来生成图像,具有高分辨率和高放大倍数的特点,能够观察到纳米尺度的细节。
在上面的图片中我们可以清晰地看到易拉罐截面的内部涂层。为了更好得区分它们,还可以搭配能谱仪深入分析。能谱仪是通过测量样品中元素的特征X射线来测定其组成的仪器,可以和扫描电子显微镜搭配使用。
从能谱分析的结果来看,作为观察对象的易拉罐样品,主体所用金属材料是铝(Al),涂层的主要元素是碳(C)元素。
“辨别”涂层
傅里叶红外光谱仪是基于化学键对红外光的吸收频率不同来获取化学键的信息,通过红外数据,结合谱图库对样品进行定性分析的仪器。
将带有涂层的一小块易拉罐样片放入傅里叶红外光谱仪中分析,得到谱图,再将谱图放入谱图库中对比。经对比,该涂层和双酚A二缩水甘油醚混合物的红外谱图有一定重合度。(双酚A二缩水甘油醚是环氧树脂的重要的单体。
通过利用不同的新材料测试评价领域的科学仪器测试手段,我们既能够“看到”易拉罐罐体及涂层的微观形貌结构、并对指定区域进行无机元素的半定量分析,同时也能够“辨别”出涂层的主要成分。
以上案例也证明了新材料分析检测技术在工业生产、资源环境以及健康安全领域有着非常重要的作用。