Quality Control of Raw Materials and Formulations in Construction Industry

Význam tématu

Ve stavebním průmyslu hrají organické přísady významnou roli při úpravě vlastností betonu či asfaltu. Tradiční anorganické analytické metody jako XRF či XRD nepostačují k identifikaci a kvantifikaci těchto organických komponent. Fourierova transformace infračervené spektroskopie (FT-IR) se ukazuje jako klíčový nástroj pro rychlé a spolehlivé ověření chemické identity, složení a kvality surovin i finálních směsí.

Cíle a přehled článku

Hlavním cílem je představit využití kompaktního přístroje Bruker ALPHA II pro:

• kontrolu surovin na příjmu,
• kvantitativní analýzu směsí,
• reverse engineering konkurenčních produktů.

Článek demonstruje metodiku ATR-FT-IR, ukazuje praktické příklady aplikace v laboratoři a diskutuje přínos pro QA/QC procesy ve stavebnictví.

Použitá metodika

Pro měření se využívá technika attenuované totální reflexe (ATR). Vzorek (kapalný i pevný) se jednoduše přiloží na diamantový ATR-krystal, infračervené světlo prochází vnitřním odrazem ve vrstvě materiálu a vzniklý spektrální otisk odráží chemické složení. Analýza probíhá bez další přípravy, spotřebního materiálu či reagentů. Software OPUS umožňuje automatizované porovnání spektra se vzorovými databázemi, integraci specifických absorpčních pásů pro kalibraci a algoritmus pro detekci složek ve směsích.

Použitá instrumentace

• FT-IR spektrometr ALPHA II (Bruker)
• Platinum-ATR modul s diamantovým krystalem (1,5 × 1,5 mm)
• Spektrální software OPUS pro porovnávání, kalibraci a analýzu směsí

Hlavní výsledky a diskuse

1. Ověření surovin na příjmu (methylcelulóza ether): porovnání spekter ukázalo koeficient shody 99,9 %, čímž byla potvrzena identita a kvalita HPMC.
2. Kvantifikace termoplastického polyolefinu (TPO) v bitumen/ vápencové formulaci: integrace absorpčního pásu na 973 cm⁻¹ vedla k lineární kalibraci a stanovení obsahu TPO během méně než jedné minuty.
3. Reverse engineering polyesterové iniciátory: analýza směsí odhalila di-tert-butylperoxid (81 %) a tert-butylperbenzoát (19 %) s vysokou mírou shody mezi výpočtovým a měřeným spektrem.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a neinvazivní identifikace organických přísad
• Minimální množství vzorku a žádná chemická příprava
• Vysoce reprodukovatelné výsledky v řádu sekund
• Možnost integrace do rutinního QA/QC i produktového vývoje
• Podpora failure analysis a patentového průzkumu

Budoucí trendy a možnosti využití

Zavádění inline FT-IR detektorů přímo do výrobních linek, rozšíření spektrálních databází s umělou inteligencí pro automatickou identifikaci složek, kombinace FT-IR s dalšími analytickými technikami (např. Raman, NIR) pro získání komplexního chemického profilu materiálů a využití digitálních dvojčat pro predikci vývoje vlastností stavebních směsí.

Závěr

FT-IR spektroskopie s ATR technikou představuje univerzální a efektivní metodu pro kontrolu kvality surovin, kvantifikaci směsí a reverse engineering v oblasti stavebních materiálů. Kompaktní přístroj ALPHA II s intuitivním softwarem výrazně zkracuje analy­tické cykly, minimalizuje chybovost a posiluje důvěru v chemickou integritu produktů.

Reference

• Application Note AN M138, Bruker Optics, 2021