拉曼光譜法檢驗(yàn)香煙盒外包裝薄膜的研究
拉曼光譜法檢驗(yàn)香煙盒外包裝薄膜的研究
陸一帆1 姜紅1 馬騰1 蘇航1 張麗文2
（1.中國人民公安大學(xué)，北京100038；
2.北京卓立漢光儀器有限公司，北京101102）
摘自《上海塑料》2017年04期
1 引言
隨著吸煙人口的不斷增長，與香煙有關(guān)的各類物證出現(xiàn)在刑事案件現(xiàn)場的比例逐步提高，進(jìn)行香煙品牌和來源的分析，對鎖定偵查范圍、有效打擊犯罪變得尤為重要，現(xiàn)階段已經(jīng)對香煙煙蒂、煙灰、煙絲、香煙盒外包裝薄膜、煙用內(nèi)襯紙等進(jìn)行了多項(xiàng)研究并取得了一定的成果。香煙盒外包裝薄膜即卷煙小盒及條盒外包裹的一層薄膜，全世界有85％以上的煙盒采用透明包裝材料進(jìn)行包裝。因其具有阻隔性、透明性、熱封性、機(jī)械加工性、透氧透濕率小等特性,能有效防止香煙吸潮霉變，阻止煙草香氣外逸，具有良好的阻隔性和保香性。[1]
目前法庭科學(xué)中，對香煙盒外包裝薄膜的檢驗(yàn)方法主要有紅外光譜法、小角X射線散射法、差示掃描量熱法、X射線熒光光譜法[4-9]等。拉曼光譜法具有無損、快速、準(zhǔn)確、樣品不需要前處理等優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)利用拉曼光譜法，對香煙盒外包裝薄膜樣品進(jìn)行檢驗(yàn)區(qū)分，取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2 實(shí)驗(yàn)
2.1實(shí)驗(yàn)儀器及樣品
實(shí)驗(yàn)儀器：Finder Vista顯微共聚焦激光拉曼光譜儀（北京卓立漢光儀器有限公司）。
實(shí)驗(yàn)條件：532nm激光器，激光強(qiáng)度10mw，光譜掃描范圍3123cm-1—439cm-1，采集時(shí)間3s，累計(jì)次數(shù)5次。
2.2實(shí)驗(yàn)樣品
不同品牌、不同系列的香煙盒外包裝薄膜樣品48個(gè)，包括華貴泰山烤煙、牡丹香煙、紅塔山烤煙、中南海烤煙過濾嘴香煙等外包裝薄膜樣品。
2.3實(shí)驗(yàn)方法
將樣品放在顯微鏡載物臺(tái)上，以反面（與煙盒接觸的一面）為檢測面，在周圍環(huán)境無光的條件下進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中對每一個(gè)樣品測定三次，取平均值。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
3.1根據(jù)拉曼光譜圖譜對樣品進(jìn)行分類
首先將樣品的拉曼光譜圖與聚丙烯拉曼光譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜（見圖3）[10]進(jìn)行比對。
圖3 聚丙烯的拉曼光譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜
聚丙烯有2954cm-1、2923cm-1、2903cm-1、2885cm-1、2841cm-1、2723cm-1、1459cm-1、1438cm-1、1360cm-1、1330cm-1、1167cm-1、1167cm-1、1147cm-1、973cm-1、842cm-1、810cm-1、529cm-1、456cm-1、399cm-1的特征振動(dòng)峰。3000-2600cm-1的譜峰多為CH3和CH2中C-H鍵的伸縮振動(dòng)峰；1500-800cm-1的譜峰多為C-C鍵的伸縮振動(dòng)和C-H的彎曲振動(dòng)峰，550-300cm-1的譜峰多為聚丙烯碳鏈骨架的搖擺振動(dòng)峰[11]。
經(jīng)比對分析，48個(gè)樣品均以聚丙烯為主要成分，樣品的差異主要在于2600-1500cm-1區(qū)域的譜峰。根據(jù)2600-1500cm-1區(qū)域譜峰的不同，可將樣品分為4類。第Ⅰ類為含有碳碳雙鍵順反異構(gòu)的樣品，第Ⅱ類為含有炔烴類（C
C）的樣品，第Ⅲ類為混合類樣品，第Ⅳ類為純凈類樣品。
3.1.1第Ⅰ類含有碳碳雙鍵順反異構(gòu)的樣品
順反異構(gòu)體是立體異構(gòu)的一種，是由于雙鍵相連的兩個(gè)碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉(zhuǎn)引起的。在雙軸拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)中，拉伸是關(guān)鍵步驟。在平拉伸進(jìn)行過程中或者拉伸完成后，高分子聚丙烯的泡管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生松弛，如果松弛對分子形變影響遠(yuǎn)低于拉伸對分子形變的影響，高分子就極易在拉伸過程中斷裂。原本因聚合作用斷裂的碳碳雙鍵形成的碳碳單鍵，重新生成碳碳雙鍵，但由于碳碳雙鍵處在雙向拉伸過程中，兩個(gè)碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉(zhuǎn)，形成C=C順反異構(gòu)的結(jié)構(gòu)，在2250-2150cm-1處出現(xiàn)高強(qiáng)度波峰（圖4），此類樣品共有5個(gè)，在樣品中所占比例較小，生產(chǎn)廠家包括“紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司”、“天津卷煙廠制造”、“中煙工業(yè)有限責(zé)任公司（山東、河南分公司）”。
圖4 Ⅰ類23＃樣品的拉曼光譜圖
3.1.2 第Ⅱ類含有炔烴類（CC）的樣品
樣品在2350-2250cm-1區(qū)域出現(xiàn)高強(qiáng)度特征波峰（見圖5）。在聚丙烯液體結(jié)晶的過程中，分子也會(huì)自動(dòng)趨向較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，有晶體分子間的排列規(guī)律化形成或進(jìn)而降低晶體物化程度，提高薄膜的光學(xué)和力學(xué)能力[11]。在*后的加熱階段，分子在高溫下不穩(wěn)定，聚丙烯結(jié)晶生成CC結(jié)構(gòu)。此類共有7個(gè)樣品，除9＃樣品的生產(chǎn)廠家是“紅塔煙草有限責(zé)任公司”外，其他6個(gè)樣品皆出自于“中煙工業(yè)有限責(zé)任公司”。
圖5 Ⅱ類1＃樣品的拉曼光譜圖
3.1.3第Ⅲ類混合類樣品
樣品中同時(shí)具有2350-2250cm-1和2250-2150cm-1兩個(gè)區(qū)域的特征峰（見圖6），此類樣品不僅因雙向拉伸時(shí)溫度和速度的差異，形成了碳碳雙鍵，并且由于*后加熱工序的不同，導(dǎo)致出現(xiàn)碳碳三鍵結(jié)構(gòu)。
圖6 Ⅲ類28＃樣品的拉曼光譜圖
3.1.4第Ⅳ類純凈類樣品
樣品的拉曼光譜圖中除了聚丙烯結(jié)構(gòu)外，幾乎不含有多余的碳碳鍵結(jié)構(gòu)，其波峰與聚丙烯標(biāo)準(zhǔn)峰相似度高（見圖7）。此類樣品中聚丙烯含量高，符合此分類條件的香煙樣品數(shù)量較多、香煙產(chǎn)地范圍廣，對該類樣品進(jìn)行區(qū)分不太容易。
圖7 Ⅳ類2＃樣品的拉曼光譜圖
4結(jié)論
利用拉曼光譜法可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法簡便快速,結(jié)果準(zhǔn)確可靠,且無損樣品。根據(jù)拉曼光譜檢驗(yàn)結(jié)果可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進(jìn)行分類，為公安機(jī)關(guān)實(shí)際辦案提供幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]馮樹銘.可熱封聚酯薄膜（熱封型PET）在香煙包裝上的應(yīng)用探討[J].中國包裝工業(yè),2009（Z1）:53～54.
[2]董鹍,饒之帆,楊曉云.幾種塑料的拉曼光譜檢測[J].塑料工業(yè),2011（6）:67～70.
[3]涂志剛,張莉瓊.BOPP薄膜的高性能化和功能化發(fā)展方向[J].包裝學(xué)報(bào),2012（2）:6～12.
[4]李淑英,朱昱,鄒寧.紅外光譜法檢驗(yàn)香煙盒包裝薄膜[J].廣東公安科技,1998（3）:34～36.
[5]鄒寧,李繼民,姚麗娟.常見香煙包裝薄膜的紅外光譜法檢驗(yàn)研究[C]//第五屆全國微量物證檢驗(yàn)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文匯編.北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2004:229～231.
[6]鄒寧,錢鳳國,朱昱,等.激光技術(shù)檢驗(yàn)香煙盒塑料薄膜[J].中國刑警學(xué)院學(xué)報(bào)1998（4）:36～38.
[7]孔曉明,陶克明,馮計(jì)民.差示掃描量熱法檢驗(yàn)香煙外包裝薄膜[C]第三屆微量物證檢驗(yàn)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文匯編.北京:中國人民公安大學(xué)出版社,1994,234-236.
[8]姜紅,葉家佑,滿吉,等.X射線熒光光譜法檢驗(yàn)香煙盒包裝薄膜[C]第十屆全國公安院校刑事科學(xué)技術(shù)教育論壇論文集.北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2016,199-203.
[9]韓小元,卓尚軍,王佩玲.X射線熒光光譜法表征薄膜進(jìn)展[J]光譜學(xué)與光譜分析.2006（1）:159-165.
[10]陳和生,孫育斌.幾種塑料的傅里葉變換拉曼光譜分析[J].塑料科技,2012（6）:69-72.
[11]楊遙,黃正粱,王靖岱,蔣斌波,等.利用拉曼光譜檢測丙烯共聚物的性質(zhì)[J].光譜學(xué)與光譜分析,2012（12）:3262-3266.
[12］蘇航,姜紅,陳煜太,等.拉曼光譜法檢驗(yàn)熱敏紙的研究［J］.2017（16）.
13810146393
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