Development of Raman microscopy methods for polymer coatings of polyfilms

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia Raman-spektrometrin soveltuvuutta muovipäällystettyjen kartonkien syvyyssuuntaisiin mittauksiin. Lisäksi pyrittiin selvittämään voidaanko kiteisyyttä nähdä Raman-laitteistolla. Työn kirjallisessa osassa on selvitetty Raman-laitteiston teknisiä ominaisuuksia. Kokeellinen osa suoritettiin Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa Membraanitekniikan ja teknillisen polymeerikemian laboratoriossa. Työssä käytettiin Horiban Jobin Yvon¿in valmistamaa konfokaalista Raman-spektrometri-laitteistoa (LabRam). Syvyyssuuntaisissa mittauksissa käytettiin apuna motorisoitua x-, y- ja z-suuntaan liikkuvaa tasoa. Mittaukset suoritettiin pistemäisesti tietyllä askelvälillä fokusoimalla näytteen pinnasta sisällepäin. Syvyysprofilointimittaukset aloitettiinmäärittelemällä laitteiston syvyysresoluutio eri konfokaalireikäkoolla. Lisäksityössä tehtiin syvyysprofilointimittauksia sekä läpinäkyvillä monikerrosmuoveilla että muovipäällystetyillä kartongeilla. Työssä mitatut muovipäällysteet sisälsivät pääasiassa polyeteeniä. Tulokset osoittivat, että Raman laitteistolla voidaan havainnoida Raman-aktiiviset ryhmät näytteen eri kerroksista. Lisäksi polyeteenin kiteisyysaste voidaan havaita tietyillä aallonpituuksilla.

The aim of this thesis was to examine depth profiling using Ramanspectroscopy and its suitability to measure the layer structure of polymer coated boards. In addition, if it was possible to measure or see crystallinity. In the literature part of this thesis the technical properties of Raman spectroscopywere settled. The experimental part was done at Lappeenranta University of Technology in the Laboratory of Membrane Technology and Technical Polymer Chemistry.Raman spectra were collected using a Horiban Jobin Yvon Raman spectrometer (LabRam). A computer controlling the motorized x, y, z stage was used in depth profiling measurements. The depth profiling measurements were done point by point in controlled steps. The depth profiling measurements were started by defining the depth resolution of the Raman equipment with different confocal pinholes. In addition, both depth profile measurements of opaque polyfilms and depth profile measurements of polymer-coated baseboard were done. In this work the used materialsconsisted mainly of polyethylene. The results showed that it is possible to observe and define layer structures of Raman active polymers. It is alsopossible to observe the degree of crystallinity of polyethylene.