Se analizaron varios materiales sólidos utilizados en la construcción de carreteras utilizando un espectrómetro Raman de mano. Los materiales investigados son pigmentos y resinas de uso común como el CaCO3, TiO2y DEGALAN®. Los espectros medidos diferían notablemente entre sí. Para evaluar las principales diferencias en las estructuras químicas, los picos de los diferentes espectros se asignaron a los grupos funcionales que los causan.
Diferentes materiales como pinturas, pigmentos (blancos) y resinas se utilizan comúnmente en la construcción de carreteras. Junto con perlas de vidrio (utilizadas para la señalización de carreteras visibles de noche) y varios otros materiales, nos ayudan a llegar de forma segura de A a B.
En este estudio, se analizaron diferentes materiales de construcción de carreteras utilizando el analizador portátil Raman Mira M-1. Los espectros recopilados se compararon entre sí para ver las principales diferencias en los grupos funcionales. El análisis demostró que Mira M-1 es adecuado para la diferenciación de dichos materiales.
Todos los espectros se midieron usando el espectrómetro Mira M-1 Raman en modo de adquisición automática, es decir, los tiempos de integración se determinaron automáticamente. Se aplicó una longitud de onda láser de 785 nm y la técnica Orbital-Raster-Scan (ORS). Las mediciones se realizaron en pequeños viales de muestra con el adaptador de soporte de viales.
Se investigaron las siguientes muestras:
- Tiza (CaCO3)
- Dióxido de titanio (TiO2)
- resina EPONAC®
- resina TP
- pigmento amarillo
- Pigmento azul
- pigmento rojo
- resina DEGALAN®
La medición de carbonato de calcio proporcionó un espectro claro con dos picos principales a 712 cm-1 (vibración de flexión O–C–O simétrica) y 1087 cm-1 (vibración de estiramiento simétrico).
Mirando el espectro del dióxido de titanio, se pueden ver dos picos principales que dan información sobre la modificación actual del cristal (rutilo o anatasa). Dos picos representan el rutilo, mientras que tres picos son típicos de la anatasa debido a su simetría cristalina.
Ambos picos son vibraciones de estiramiento simétricas y pertenecen a O–Ti–O (446 cm-1) y Ti–O (609 cm-1). En el caso de la anatasa, el pico a 446 cm-1 se parte en dos. Esto facilita la diferenciación entre rutilo y anatasa.
Un vistazo a los espectros de resinas típicas como EPONAC® o DEGALAN® revela picos bien separados que se pueden asignar a sus grupos funcionales correspondientes (ver más abajo).
| Pico [cm-1] | Descripción |
|---|---|
| 640 | Vibración cíclica (benceno sustituido en para) |
| 819 | Vibración de flexión C–H (benceno sustituido en para) |
| 1000 | Varias vibraciones de estiramiento C–C |
| 1113 | Vibración de estiramiento C-OH |
| 1189 | C–(CH3)2 vibración de tensión |
| 1231 | CO |
| 1248 | C–H (benceno) |
| 1298 | –CH2– vibración de torsión |
| 1461 | –CH2– vibración de flexión |
| 1609 | C=C |
Los picos son muy característicos del benceno sustituido en para y confirman que EPONAC® es un copolímero de bisfenol A (BPA) y otro componente.
Al comparar el espectro EPONAC® con el espectro DEGALAN® (ver Figura 5), es obvio que el pico del benceno a 1600 cm-1 Está perdido. El pico alrededor de 1700 cm.-1, junto con los picos ligeramente por debajo y por encima de 1200 cm-1, es característico de los grupos carbonilo. Además de eso, los picos C–C son más distintos para EPONAC® que para DEGALAN®.
| Pico [cm-1] | Descripción |
|---|---|
| 599 | –COO vibración de flexión |
| 814 | Vibración de flexión de propionato |
| 843 | C–CH3 vibración de tensión |
| 965 | Vibración de estiramiento C–C |
| 1065 | Vibración de estiramiento C–COO |
| 1125 | CO |
| 1234 | CO |
| 1308 | –CH2– vibración de torsión |
| 1452 | –CH2– vibración de flexión |
| 1728 | C=O grupo carbonilo, éster |
Usando estas diferencias, es fácil discriminar entre las resinas y también entre resinas y pigmentos (ver Figura 6).
Debido a las grandes diferencias en sus espectros, la espectroscopia Raman portátil es ideal para el análisis de materiales utilizados en la construcción de carreteras. La investigación de los espectros mostró que existen diferencias significativas en los grupos funcionales de los materiales, lo que permite la identificación con sistemas portátiles Raman como Mira M-1.
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