天游线路检测中心 使用成像质谱和扫描电子显微镜分析聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜因紫外线照射而产生的劣化

实验

30μm厚的PET薄膜用作样品。首先，用铝箔覆盖PET膜的右半部分，使用Handicure 100(Mizuka Planning制造)进行30分钟UV照射。即，左半部分是因紫外线照射而劣化的区域。以2,4,6-三羟基苯乙酮(THAP)为基质，三氟乙酸钠(NaTFA)为阳离子化剂，分别以10 mg/mL和1 mg/mL的浓度溶解在四氢呋喃(THF)中。
使用喷枪将THAP溶液和NaTFA溶液的10:1混合物喷涂到PET膜上。 MALDI-MSI 测量使用 JMS-S3000 在 SpiralTOF 正离子模式下进行。像素尺寸为50μm。 msMicroImager™用于MSI分析，msRepeatFinder用于KMD分析。扫描电子显微镜的测量条件在正文和图 2 中描述。

图。 1紫外线照射PET薄膜的区域示意图。

结果

图。图2示出了通过SEM观察未涂覆的PET膜表面在UV照射之前和之后获得的二次电子图像。从样品发射的二次电子对不规则性很敏感，因此适合分析样品表面劣化。图2 A和B是紫外线照射前放大50,000倍和100,000倍的二次电子图像，观察到光滑的表面。
另一方面，图2C和D是UV照射后的二次电子图像，并且观察到约100nm的不规则性。 SEM 对于观察样品表面的此类纳米结构非常有效。

[SEM观察条件]
入射电压：08 kV，信号：二次电子图像，预处理：无沉积

图。 2紫外线照射前后PET薄膜表面的二次电子图像。

图。图3显示了整个测量区域的积分质谱。积分质谱包括192u区间（C₁₀H₈O₄)。通过导出积分光谱的峰值列表绘制的 KMD 图（基本单元 C₁₀H₈O₄，X=193）。系列 I 至 IV 具有与之前报道的相同的成分 1 (I) 环状低聚物，(II) 端基 COOH/COOH，(III) 环状低聚物 + C₂H₄O，(IV)端基COOH/OH，[M+Na]⁺系列(I)和(III)是在UV照射之前存在的组分，系列(II)和(IV)是通过UV照射产生的系列。
接下来，我创建了系列 I 和 II 图像（图 4）。每个系列的图像都分组在 KMD 图中，以提取峰值列表，其中每个m/z在系列 I 中，可以看出左半部分的离子强度相对较低，并且由于紫外线照射而降低（图 4A）。相反，在系列II中，左半部分的离子强度相对较高，因此可以看出离子强度随着UV照射而增加（图4B）。
由于本报告的目的是检测由于紫外线照射而导致的退化区域，因此我们使用系列 I 作为参考对系列 II 的图像进行标准化（图 5C）。换句话说，它是每个像素的系列 II 离子强度相对于系列 I 离子强度的图像。结果，我们能够比每个系列的图像更清楚地看到劣化前后的差异。图5显示了通过系列I的离子强度归一化的系列II至VIII的图像，类似于图4。然而，在图5中，执行了2×2像素合并。从图 5 中可以看出，左右区域色调相同的 III、V、VIII 系列被认为是 UV 照射前就已经存在的系列，而左侧区域颜色较亮的 II、IV、VI、VII 系列则可以认为是 UV 照射后增加的系列。

图。 3测量区域 (A) 的累积质谱和 KMD 图（基本单位 C₁₀H₈O₄，X=193) (B)。通过使用 KMD 图，可以轻松创建 8 个 PET 系列(I) – (VIII)。

图。 4PET系列环状低聚物的图像（系列I）（A），
紫外线降解PET聚合物系列(系列II)(B)和
用系列 II 的图像标准化系列 II 的图像 (C)。

图。 5PET 系列 II –VIII 的图像用 PET 系列 I 的图像标准化。

摘要

在本报告中，我们使用可以观察形态的 SEM 和可以检测化学变化的 MSI 研究了由于紫外线照射而导致的 PET 降解。结果，我们能够确认这两个地区的退化区域。

参考文献

• MSTips 307“使用 JMS-S3000“SpiralTOF™-plus”对紫外线照射引起的聚对苯二甲酸乙二醇酯降解进行成像质谱分析”