CN105823658B - 一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法，包括如下步骤：对覆膜铁进行预处理，完全溶解掉铁基体，得到表面薄膜；表面薄膜浸渍在包埋介质中，包埋介质在40～60℃下固化反应6～24h，制得包埋体，对包埋体进行切片处理，即得到用于对表面薄膜截面进行观察的切片样品。本发明避免了直接切割、抛光覆膜铁对薄膜截面造成的损伤，克服了薄膜在固化过程中容易卷曲、切片后出现薄膜和包埋介质分离的现象，获得的表面薄膜切片厚度均匀，边部光滑，可用于对其进行影像学观察，填补现有对覆膜铁的表面薄膜截面观察的空白。

Description

一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法

技术领域

本发明属于包装材料检测领域，具体涉及一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法。

背景技术

覆膜铁通常指通过加热熔融的方法将高分子聚酯薄膜直接覆合于钢基板上得到的复合材料，可应用于食品罐、饮料罐、喷雾罐等，可以做罐身，也可以做罐盖材，如易开盖、易撕盖等。

覆膜铁具有良好的安全特性，可以省略涂装和干燥工序，无须脱脂清洗，干式成形，非常符合环保要求。同时，覆膜铁具有优良的加工附着性和加工耐蚀性，适于制作加工变形量大和内装高腐蚀性物品的深冲罐和焊接罐，其耐冲压、耐腐蚀性能和表面薄膜密切相关。通常在覆膜过程中，覆膜铁会受到压力、温度等影响，因此对其截面的观察非常重要，包括薄膜的无机颗粒的分布情况、薄膜和基板的界面等。现阶段对于覆膜铁的检测以表面薄膜的厚度、粗糙度、附着性能等为主，没有涉及到覆膜铁表面薄膜截面的观察。

现有情况下，对覆膜铁的涂覆薄膜截面观察一般参考金相制样观察，需要经过切割、打磨、预磨、抛光等工序，然后采用显微镜观察。但在制样过程中，切割、抛光等过程会产生高温且破坏截面，容易影响覆膜铁表面聚酯薄膜状态，会对最终的观察结果产生误导。因此亟需采用一种无高温产生，且无损表面薄膜的薄膜截面获取方法，以提供薄膜截面状态的准确信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法，该方法避免直接切割、抛光覆膜钢板对薄膜截面造成的损伤，且制样过程中无高温产生，制备得到覆膜铁的表面薄膜截面切片，用于对其进行影像学观察，填补现有对覆膜铁表面薄膜截面观察的空白。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法，包括如下步骤：

1)预处理：对覆膜铁进行预处理，完全溶解掉铁基体，得到表面薄膜；

2)包埋体制备：将步骤1)得到的表面薄膜浸渍在包埋介质中，并保持表面薄膜伸展，包埋介质在40～60℃下固化反应6～24h，制得包埋体；所述包埋介质包括环氧树脂、固化剂和催化剂，其容积比为：环氧树脂：固化剂：催化剂＝1.0：0.7～1.2：0.02～0.08。

3)切片：对步骤2)制得的包埋体进行切片，得到本发明的切片样品，用于观察覆膜铁表面薄膜的截面的薄膜结构、薄膜与基材界面。

其中，步骤2)中所述环氧树脂为环氧树脂618和环氧Epon812的混合物，其容积比为：环氧618树脂：环氧Epon812＝0.67～1.5:1。

所述固化剂为十二烷基琥珀酸酐和甲基内次甲基二甲酸酐的混合物，其容积比为：十二烷基琥珀酸酐：甲基内次甲基二甲酸酐＝0.375～1.0：1。

所述催化剂为2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。

进一步，本发明步骤1)所述的预处理包括如下步骤：

1)将覆膜铁试样浸没在装有8～15wt％的盐酸、硫酸或硝酸的玻璃烧杯中，将玻璃烧杯置于25～40℃恒温水浴中加热10～60min后，取出玻璃烧杯，在室温下放置5～10h，铁基体被完全溶解，得到表面薄膜。

2)捞出铁被溶解完的表面薄膜，依次用2～10wt％的碳酸氢钠水溶液和去离子水交替清洗至少二遍。

3)洗完的表面薄膜在30～60℃烘干0.5～2h，除去残留水分，保证其处于自然伸展且笔直的状态，得到用于包埋的表面薄膜试样。

又，本发明所述覆膜铁的表面薄膜为聚酯薄膜。

本发明步骤2)所述包埋介质的制备过程为：将环氧树脂和固化剂充分搅拌混合，然后加入催化剂充分搅拌均匀至出现小气泡，待气泡静置消失后即可。所述固化反应为环氧树脂固化反应，催化剂用于提升反应活性，提高反应速率。

本发明对覆膜铁进行预处理时，选用质量分数为8～15％的盐酸、硫酸或硝酸等稀酸溶液，既能防止太浓的酸对表面薄膜(聚酯膜)一级化学结构的破坏，又避免浓度过稀影响溶解铁的效率。预处理时还需要除去表面薄膜上残留水分，以避免水汽对包埋效果的影响。

本发明选用环氧树脂为环氧Epon812和环氧树脂618的混合物。其中，环氧Epon812的流动性好，易于流动成型，形成的包埋体韧性好，但该树脂成本高，易吸潮，与聚酯薄膜的复合不够紧密，且在高流动性的环氧812树脂的固化过程中，聚酯薄膜容易卷曲；环氧618树脂的优点在于成本低廉，与聚酯薄膜的复合好，切片平整光滑，同时可以减少聚酯薄膜受热卷曲的状况发生，缺点在于流动性差，不易与其他包埋介质组分充分混合，形成的包埋体缺乏韧性。因此，本发明将环氧618树脂和环氧Epon812以容积比为0.67～1.5:1的比例混合，形成了适合本发明聚酯覆膜的包埋介质配方，克服了薄膜在固化过程中容易卷曲，与包埋介质容易产生分离现象的问题。同时，通过该方法制备的包埋体适用于玻璃刀、钨钢刀、钻石刀等多种材质的切片制样设备。

本发明选用固化剂为柔化剂(十二烷基琥珀酸酐)和硬化剂(甲基内次甲基二甲酸酐)的混合物，这是由于十二烷基琥珀酸酐的分子结构中含有长的脂肪链，因此能为环氧树脂固化物贡献较好的韧性；甲基内次甲基二甲酸酐有两个链环，能获得较硬的包埋体。因此，选用十二烷基琥珀酸酐与甲基内次甲基二甲酸酐的容积比为0.375～1.0：1，使得本发明添加该固化剂即可兼顾包埋体的韧性和硬度。

本发明选用催化剂为2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-30)，其加入量多，则固化速度快，但会导致包埋体变脆，无法进行切片，故需要控制DMP-30的加入量与环氧树脂量比值为0.02～0.08：1.0。本发明催化剂能加速固化过程，提升切片试样制备效率。

本发明制得的包埋体易于采用半薄或超薄切片机制样，获得的切片样品厚度均匀，边部光滑，适用于扫描电镜、光学显微镜等设备对其进行观察分析。

本发明的有益效果：

1、本发明首次采用包埋方法将覆膜铁的表面薄膜浸入包埋介质中得到包埋体，再对包埋体进行切片，得到用于观察表面薄膜截面的切片样品。该方法避免了现有技术中直接切割、抛光覆膜铁对表面薄膜的损伤，且制样过程中不会产生高温，从而避免了对覆膜铁表面聚酯薄膜的结构和状态的破坏，保证了观察结果的准确性。

2、本发明采用的包埋介质是环氧树脂包埋体系，其粘度适中，具有良好的流动性，并和薄膜表面具有良好的结合力，克服了薄膜在固化过程中容易卷曲、切片后出现薄膜和包埋介质分离的现象。

3、本发明采用的包埋介质适用于不同种覆膜铁的功能性聚酯薄膜，可调控性强，成本适中，包埋操作简便，薄膜与包埋介质界面结合好，包埋体易于切片。

4、本发明制得的切片样品实现了对覆膜铁表面薄膜截面的薄膜结构、薄膜与基材界面等进行影像学观察，有利于研究界面结构与覆膜铁耐冲压、耐腐蚀性能的相关性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

(1)预处理：在玻璃烧杯中倒入15％的盐酸溶液，将1cm×5cm的覆膜铁样品浸没其中，覆盖上扎孔的保鲜膜；将玻璃烧杯置于恒温水浴锅中，25℃恒温水浴加热60min，取出玻璃烧杯，并将其继续放置10h后取出薄膜，依次用8％的碳酸氢钠水溶液和去离子水交替清洗二遍；将覆膜置于30℃真空烘箱中内2h，除去残留水分，得到用于后续包埋的覆膜条带。

(2)包埋介质由以下配比的原料组成：200μL环氧618树脂，300μL环氧Epon812，150μL十二烷基琥珀酸酐，200μL甲基内次甲基二甲酸酐，10μL2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制时依次将上述原料充分搅拌，均匀混合后倒于包埋模具中，将步骤(1)得到的覆膜条带浸渍在包埋介质中，并保持预处理的薄膜处于笔直伸展状态，将包埋模具放入烘箱，从40℃逐步升温至60℃，反应24h后取出，获得包埋体。

(3)切片及观察：切片及观察：在25℃，60％湿度的室内无震动条件下对包埋体进行半薄切片，切刀为钨钢刀，切片厚度为20μm，大小为5×5mm方形。切片方法按常规方法和切片机厂商提供的说明书进行。所得切片边部光滑，且覆膜条带与包埋介质未产生分离现象。

实施例2

(1)预处理：在玻璃烧杯中倒入10％的硝酸溶液，将0.5cm×3cm的覆膜铁样品浸没其中，覆盖上扎孔的保鲜膜，将玻璃烧杯置于恒温水浴锅中，35℃恒温水浴加热30min后，取出玻璃烧杯，并将其继续放置7h后取出薄膜，依次用5％的碳酸氢钠水溶液和去离子水交替清洗二遍；将覆膜置于40℃真空烘箱中内1h，除去残留水分，得到用于后续包埋的覆膜条带。

(2)包埋介质由以下配比的原料组成：250μL环氧618树脂，250μL环氧Epon812，150μL十二烷基琥珀酸酐，400μL甲基内次甲基二甲酸酐，20μL2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制时依次将上述原料充分搅拌，均匀混合后倒于包埋模具中，将步骤(1)得到的覆膜条带浸渍在包埋介质中，并保持覆膜条带处于笔直伸展状态。将包埋模具放入烘箱，从40℃逐步升温至60℃，反应12h后取出，获得包埋体。

(3)切片及观察：在25℃，60％湿度的室内无震动条件下对包埋体进行超薄切片，切刀为现制玻璃刀，切片厚度为1μm，大小为200×200μm方形。切片方法按常规方法和切片机厂商提供的说明书进行。所得切片样品边部光滑，且覆膜条带与包埋介质未产生分离现象。

实施例3

(1)预处理：在玻璃烧杯中倒入8％的硫酸溶液，将1cm×3cm的覆膜铁样品浸没其中，覆盖上扎孔的保鲜膜，将玻璃烧杯置于恒温水浴锅中，40℃恒温水浴加热10min后，取出玻璃烧杯，并将其继续放置5小时后取出薄膜，依次用3％的碳酸氢钠水溶液和去离子水交替清洗二遍；将覆膜置于60℃真空烘箱中内0.5h，除去残留水分，得到用于后续包埋的覆膜条带。

(2)包埋介质由以下配比的原料组成：300μL环氧618树脂，200μL环氧Epon812，200μL十二烷基琥珀酸酐，200μL甲基内次甲基二甲酸酐，40μL2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制时依次将上述原料充分搅拌，均匀混合后倒于包埋模具中，将步骤(1)得到的覆膜条带浸渍在包埋介质中，并保持覆膜条带处于笔直伸展状态。将包埋模具放入烘箱，从40℃逐步升温至60℃，反应8h后取出，获得包埋体。

(3)切片及观察：在25℃，60％湿度的室内无震动条件下对包埋体进行超薄切片，切刀为钻石刀，切片厚度为0.5μm，大小为0.5×0.5mm方形。切片方法按常规方法和切片机厂商提供的说明书进行。所得切片样品切口光滑、平整，且覆膜条带与包埋介质未产生分离现象。

Claims (3)

1.一种用于观察覆膜铁表面薄膜截面的切片样品制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)预处理

对覆膜铁进行预处理，完全溶解掉铁基体，得到表面薄膜，具体包括如下步骤：

a)将覆膜铁试样浸没在装有8～15wt％盐酸、硫酸或硝酸的玻璃烧杯中，将玻璃烧杯置于25～40℃恒温水浴中加热10～60min后，取出玻璃烧杯，在室温下放置5～10h，铁基体被完全溶解，得到表面薄膜；

b)捞出被溶解完铁的表面薄膜，依次用2～10wt％的碳酸氢钠水溶液和去离子水交替清洗至少2遍；

c)洗完的表面薄膜在30～60℃烘干0.5～2h，除去残留水分，保证其处于自然伸展且笔直的状态，得到用于包埋的表面薄膜试样；

2)包埋体制备

将步骤1)得到的表面薄膜浸渍在包埋介质中，并保持表面薄膜伸展；包埋介质在40～60℃下固化反应6～24h，制得包埋体；所述包埋介质包括环氧树脂、固化剂和催化剂，其容积比为：环氧树脂：固化剂：催化剂＝1.0：0.7～1.2：0.02～0.08；所述环氧树脂为环氧树脂618和环氧Epon812的混合物，其容积比为：环氧618树脂：环氧Epon812＝0.67～1.5:1；所述固化剂为十二烷基琥珀酸酐和甲基内次甲基二甲酸酐的混合物，其容积比为：十二烷基琥珀酸酐：甲基内次甲基二甲酸酐＝0.375～1.0：1；

3)切片

对步骤2)制得的包埋体进行切片，得到切片样品。

2.根据权利要求1所述的切片样品制备方法，其特征在于，所述表面薄膜为聚酯薄膜。

3.根据权利要求1所述的切片样品制备方法，其特征在于，所述催化剂为2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。