Research on Inspecting the outer packing film of cigarette box by Raman Spectroscopy
拉曼光譜法檢驗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，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，與香煙有關的各類物證出現(xiàn)在刑事案件現(xiàn)場的比例逐步提高，進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)階段已經對香煙煙蒂、煙灰、煙絲、香煙盒外包裝薄膜、煙用內襯紙等進行了多項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行包裝。因其具有阻隔性、透明性、熱封性、機械加工性、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]
目前法庭科學中，對香煙盒外包裝薄膜的檢驗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、準確、樣品不需要前處理等優(yōu)勢，在農業(yè)、醫(yī)藥、化學等領域得到了廣泛的應用。本實驗利用拉曼光譜法，對香煙盒外包裝薄膜樣品進行檢驗區(qū)分，取得了較好的實驗結果。
2 實驗
2.1實驗儀器及樣品
實驗儀器：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）。
實驗條件：532nm激光器，激光強度10mw，光譜掃描范圍3123cm-1—439cm-1，采集時間3s，累計次數5次。
2.2實驗樣品
不同品牌、不同系列的香煙盒外包裝薄膜樣品48個，包括華貴泰山烤煙、牡丹香煙、紅塔山烤煙、中南?？緹熯^濾嘴香煙等外包裝薄膜樣品。
2.3實驗方法
將樣品放在顯微鏡載物臺上，以反面（與煙盒接觸的一面）為檢測面，在周圍環(huán)境無光的條件下進行檢驗。實驗中對每一個樣品測定三次，取平均值。
3 實驗結果分析
3.1根據拉曼光譜圖譜對樣品進行分類
首先將樣品的拉曼光譜圖與聚丙烯拉曼光譜標準圖譜（見圖3）[10]進行比對。
圖3 聚丙烯的拉曼光譜標準圖譜
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的特征振動峰。3000-2600cm-1的譜峰多為CH3和CH2中C-H鍵的伸縮振動峰；1500-800cm-1的譜峰多為C-C鍵的伸縮振動和C-H的彎曲振動峰，550-300cm-1的譜峰多為聚丙烯碳鏈骨架的搖擺振動峰[11]。
經比對分析，48個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的樣品
順反異構體是立體異構的一種，是由于雙鍵相連的兩個碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉引起的。在雙軸拉伸聚丙烯薄膜生產中，拉伸是關鍵步驟。在平拉伸進行過程中或者拉伸完成后，高分子聚丙烯的泡管結構容易發(fā)生松弛，如果松弛對分子形變影響遠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，兩個碳原子不能繞σ鍵軸作相對的自由旋轉，形成C=C順反異構的結構，在2250-2150cm-1處出現(xiàn)高強度波峰（圖4），此類樣品共有5個，在樣品中所占比例較小，生產廠家包括“紅云紅河煙草（集團）有限責任公司”、“天津卷煙廠制造”、“中煙工業(yè)有限責任公司（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)高強度特征波峰（見圖5）。在聚丙烯液體結晶的過程中，分子也會自動趨向較穩(wěn)定的結構，有晶體分子間的排列規(guī)律化形成或進而降低晶體物化程度，提高薄膜的光學和力學能力[11]。在最后的加熱階段，分子在高溫下不穩(wěn)定，聚丙烯結晶生成CC結構。此類共有7個樣品，除9＃樣品的生產廠家是“紅塔煙草有限責任公司”外，其他6個樣品皆出自于“中煙工業(yè)有限責任公司”。
圖5 Ⅱ類1＃樣品的拉曼光譜圖
3.1.3第Ⅲ類混合類樣品
樣品中同時具有2350-2250cm-1和2250-2150cm-1兩個區(qū)域的特征峰（見圖6），此類樣品不僅因雙向拉伸時溫度和速度的差異，形成了碳碳雙鍵，并且由于最后加熱工序的不同，導致出現(xiàn)碳碳三鍵結構。
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構外，幾乎不含有多余的碳碳鍵結構，其波峰與聚丙烯標準峰相似度高（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量較多、香煙產地范圍廣，對該類樣品進行區(qū)分不太容易。
圖7 Ⅳ類2＃樣品的拉曼光譜圖
4結論
利用拉曼光譜法可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進行檢驗，該方法簡便快速,結果準確可靠,且無損樣品。根據拉曼光譜檢驗結果可以對香煙盒外包裝薄膜樣品進行分類，為公安機關實際辦案提供幫助。
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