一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法
【專利摘要】一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法，包括如下步驟：對覆膜鐵進行預處理，完全溶解掉鐵基體，得到表面薄膜；表面薄膜浸漬在包埋介質中，包埋介質在40～60℃下固化反應6～24h，制得包埋體，對包埋體進行切片處理，即得到用于對表面薄膜截面進行觀察的切片樣品。本發明避免了直接切割、拋光覆膜鐵對薄膜截面造成的損傷，克服了薄膜在固化過程中容易卷曲、切片后出現薄膜和包埋介質分離的現象，獲得的表面薄膜切片厚度均勻，邊部光滑，可用于對其進行影像學觀察，填補現有對覆膜鐵的表面薄膜截面觀察的空白。
【專利說明】
一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于包裝材料檢測領域，具體涉及一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法。
【背景技術】
[0002]覆膜鐵通常指通過加熱熔融的方法將高分子聚酯薄膜直接覆合于鋼基板上得到的復合材料，可應用于食品罐、飲料罐、噴霧罐等，可以做罐身，也可以做罐蓋材，如易開蓋、易撕蓋等。
[0003]覆膜鐵具有良好的安全特性，可以省略涂裝和干燥工序，無須脫脂清洗，干式成形，非常符合環保要求。同時，覆膜鐵具有優良的加工附著性和加工耐蝕性，適于制作加工變形量大和內裝高腐蝕性物品的深沖罐和焊接罐，其耐沖壓、耐腐蝕性能和表面薄膜密切相關。通常在覆膜過程中，覆膜鐵會受到壓力、溫度等影響，因此對其截面的觀察非常重要，包括薄膜的無機顆粒的分布情況、薄膜和基板的界面等。現階段對于覆膜鐵的檢測以表面薄膜的厚度、粗糙度、附著性能等為主，沒有涉及到覆膜鐵表面薄膜截面的觀察。
[0004]現有情況下，對覆膜鐵的涂覆薄膜截面觀察一般參考金相制樣觀察，需要經過切害J、打磨、預磨、拋光等工序，然后采用顯微鏡觀察。但在制樣過程中，切割、拋光等過程會產生高溫且破壞截面，容易影響覆膜鐵表面聚酯薄膜狀態，會對最終的觀察結果產生誤導。因此亟需采用一種無高溫產生，且無損表面薄膜的薄膜截面獲取方法，以提供薄膜截面狀態的準確信息。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法，該方法避免直接切割、拋光覆膜鋼板對薄膜截面造成的損傷，且制樣過程中無高溫產生，制備得到覆膜鐵的表面薄膜截面切片，用于對其進行影像學觀察，填補現有對覆膜鐵表面薄膜截面觀察的空白。
[0006]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0007]—種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法，包括如下步驟:
[0008]I)預處理:對覆膜鐵進行預處理，完全溶解掉鐵基體，得到表面薄膜；
[0009]2)包埋體制備:將步驟I)得到的表面薄膜浸漬在包埋介質中，并保持表面薄膜伸展，包埋介質在40?60 °C下固化反應6?24h，制得包埋體；所述包埋介質包括環氧樹脂、固化劑和催化劑，其容積比為:環氧樹脂:固化劑:催化劑=1.0:0.7?1.2:0.02?0.08。
[0010]3)切片:對步驟2)制得的包埋體進行切片，得到本發明的切片樣品，用于觀察覆膜鐵表面薄膜的截面的薄膜結構、薄膜與基材界面。
[0011]其中，步驟2)中所述環氧樹脂為環氧樹脂618和環氧Epon812的混合物，其容積比為:環氧618樹脂:環氧Epon812 = 0.67?1.5:1。
[0012]所述固化劑為十二烷基琥珀酸酐和甲基內次甲基二甲酸酐的混合物，其容積比為:十二烷基琥珀酸酐:甲基內次甲基二甲酸酐=0.375?1.0:1。
[0013]所述催化劑為2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚。
[0014]進一步，本發明步驟I)所述的預處理包括如下步驟:
[0015]I)將覆膜鐵試樣浸沒在裝有8?15wt%的鹽酸、硫酸或硝酸的玻璃燒杯中，將玻璃燒杯置于25?40°C恒溫水浴中加熱10?60min后，取出玻璃燒杯，在室溫下放置5?1h,鐵基體被完全溶解，得到表面薄膜。
[0016]2)撈出鐵被溶解完的表面薄膜，依次用2?1wt%的碳酸氫鈉水溶液和去離子水交替清洗至少二遍。
[0017]3)洗完的表面薄膜在30?60°C烘干0.5?2h，除去殘留水分，保證其處于自然伸展且筆直的狀態，得到用于包埋的表面薄膜試樣。
[0018]又，本發明所述覆膜鐵的表面薄膜為聚酯薄膜。
[0019]本發明步驟2)所述包埋介質的制備過程為:將環氧樹脂和固化劑充分攪拌混合，然后加入催化劑充分攪拌均勻至出現小氣泡，待氣泡靜置消失后即可。所述固化反應為環氧樹脂固化反應，催化劑用于提升反應活性，提高反應速率。
[0020]本發明對覆膜鐵進行預處理時，選用質量分數為8?15%的鹽酸、硫酸或硝酸等稀酸溶液，既能防止太濃的酸對表面薄膜(聚酯膜)一級化學結構的破壞，又避免濃度過稀影響溶解鐵的效率。預處理時還需要除去表面薄膜上殘留水分，以避免水汽對包埋效果的影響。
[0021]本發明選用環氧樹脂為環氧Epon812和環氧樹脂618的混合物。其中，環氧Epon812的流動性好，易于流動成型，形成的包埋體韌性好，但該樹脂成本高，易吸潮，與聚酯薄膜的復合不夠緊密，且在高流動性的環氧812樹脂的固化過程中，聚酯薄膜容易卷曲；環氧618樹脂的優點在于成本低廉，與聚酯薄膜的復合好，切片平整光滑，同時可以減少聚酯薄膜受熱卷曲的狀況發生，缺點在于流動性差，不易與其他包埋介質組分充分混合，形成的包埋體缺乏韌性。因此，本發明將環氧618樹脂和環氧Epon812以容積比為0.67?1.5:1的比例混合，形成了適合本發明聚酯覆膜的包埋介質配方，克服了薄膜在固化過程中容易卷曲，與包埋介質容易產生分離現象的問題。同時，通過該方法制備的包埋體適用于玻璃刀、鎢鋼刀、鉆石刀等多種材質的切片制樣設備。
[0022]本發明選用固化劑為柔化劑(十二烷基琥珀酸酐)和硬化劑(甲基內次甲基二甲酸酐)的混合物，這是由于十二烷基琥珀酸酐的分子結構中含有長的脂肪鏈，因此能為環氧樹脂固化物貢獻較好的韌性；甲基內次甲基二甲酸酐有兩個鏈環，能獲得較硬的包埋體。因此，選用十二烷基琥珀酸酐與甲基內次甲基二甲酸酐的容積比為0.375?1.0:1，使得本發明添加該固化劑即可兼顧包埋體的韌性和硬度。
[0023]本發明選用催化劑為2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-30)，其加入量多，則固化速度快，但會導致包埋體變脆，無法進行切片，故需要控制DMP-30的加入量與環氧樹脂量比值為0.02?0.08:1.0。本發明催化劑能加速固化過程，提升切片試樣制備效率。
[0024]本發明制得的包埋體易于采用半薄或超薄切片機制樣，獲得的切片樣品厚度均勻，邊部光滑，適用于掃描電鏡、光學顯微鏡等設備對其進行觀察分析。
[0025]本發明的有益效果:
[0026]1、本發明首次采用包埋方法將覆膜鐵的表面薄膜浸入包埋介質中得到包埋體，再對包埋體進行切片，得到用于觀察表面薄膜截面的切片樣品。該方法避免了現有技術中直接切割、拋光覆膜鐵對表面薄膜的損傷，且制樣過程中不會產生高溫，從而避免了對覆膜鐵表面聚酯薄膜的結構和狀態的破壞，保證了觀察結果的準確性。
[0027]2、本發明采用的包埋介質是環氧樹脂包埋體系，其粘度適中，具有良好的流動性，并和薄膜表面具有良好的結合力，克服了薄膜在固化過程中容易卷曲、切片后出現薄膜和包埋介質分離的現象。
[0028]3、本發明采用的包埋介質適用于不同種覆膜鐵的功能性聚酯薄膜，可調控性強，成本適中，包埋操作簡便，薄膜與包埋介質界面結合好，包埋體易于切片。
[0029]4、本發明制得的切片樣品實現了對覆膜鐵表面薄膜截面的薄膜結構、薄膜與基材界面等進行影像學觀察，有利于研究界面結構與覆膜鐵耐沖壓、耐腐蝕性能的相關性。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明做進一步說明。所舉實施例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0031]實施例1
[0032](I)預處理:在玻璃燒杯中倒入15%的鹽酸溶液，將IcmX 5cm的覆膜鐵樣品浸沒其中，覆蓋上扎孔的保鮮膜；將玻璃燒杯置于恒溫水浴鍋中，25°C恒溫水浴加熱60min，取出玻璃燒杯，并將其繼續放置1h后取出薄膜，依次用8%的碳酸氫鈉水溶液和去離子水交替清洗二遍；將覆膜置于30°C真空烘箱中內2h，除去殘留水分，得到用于后續包埋的覆膜條帶。
[0033](2)包埋介質由以下配比的原料組成:200 μ L環氧618樹脂，300 μ L環氧Εροη812，150 μ L十二烷基琥珀酸酐，200 μ L甲基內次甲基二甲酸酐，10 μ L2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制時依次將上述原料充分攪拌，均勻混合后倒于包埋模具中，將步驟
(I)得到的覆膜條帶浸漬在包埋介質中，并保持預處理的薄膜處于筆直伸展狀態，將包埋模具放入烘箱，從40°C逐步升溫至60°C，反應24h后取出，獲得包埋體。
[0034](3)切片及觀察:切片及觀察:在25°C，60%濕度的室內無震動條件下對包埋體進行半薄切片，切刀為鎢鋼刀，切片厚度為20 μ m，大小為5 X 5mm方形。切片方法按常規方法和切片機廠商提供的說明書進行。所得切片邊部光滑，且覆膜條帶與包埋介質未產生分離現象。
[0035]實施例2
[0036](I)預處理:在玻璃燒杯中倒入10%的硝酸溶液，將0.5cm X 3cm的覆膜鐵樣品浸沒其中，覆蓋上扎孔的保鮮膜，將玻璃燒杯置于恒溫水浴鍋中，35°C恒溫水浴加熱30min后，取出玻璃燒杯，并將其繼續放置7h后取出薄膜，依次用5%的碳酸氫鈉水溶液和去離子水交替清洗二遍；將覆膜置于40°C真空烘箱中內lh，除去殘留水分，得到用于后續包埋的覆膜條帶。
[0037](2)包埋介質由以下配比的原料組成:250 μ L環氧618樹脂，250 μ L環氧Εροη812，150 μ L十二烷基琥珀酸酐，400 μ L甲基內次甲基二甲酸酐，20 μ L2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制時依次將上述原料充分攪拌，均勻混合后倒于包埋模具中，將步驟(I)得到的覆膜條帶浸漬在包埋介質中，并保持覆膜條帶處于筆直伸展狀態。將包埋模具放入烘箱，從40°C逐步升溫至60°C，反應12h后取出，獲得包埋體。
[0038](3)切片及觀察:在25°C，60%濕度的室內無震動條件下對包埋體進行超薄切片，切刀為現制玻璃刀，切片厚度為I μπι，大小為200X200 μπι方形。切片方法按常規方法和切片機廠商提供的說明書進行。所得切片樣品邊部光滑，且覆膜條帶與包埋介質未產生分離現象。
[0039]實施例3
[0040](I)預處理:在玻璃燒杯中倒入8%的硫酸溶液，將IcmX 3cm的覆膜鐵樣品浸沒其中，覆蓋上扎孔的保鮮膜，將玻璃燒杯置于恒溫水浴鍋中，40°C恒溫水浴加熱1min后，取出玻璃燒杯，并將其繼續放置5小時后取出薄膜，依次用3%的碳酸氫鈉水溶液和去離子水交替清洗二遍；將覆膜置于60°C真空烘箱中內0.5h，除去殘留水分，得到用于后續包埋的覆膜條帶。
[0041](2)包埋介質由以下配比的原料組成:300 μ L環氧618樹脂，200 μ L環氧Εροη812，200 μ L十二烷基琥珀酸酐，200 μ L甲基內次甲基二甲酸酐，40 μ L2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；配制時依次將上述原料充分攪拌，均勻混合后倒于包埋模具中，將步驟(I)得到的覆膜條帶浸漬在包埋介質中，并保持覆膜條帶處于筆直伸展狀態。將包埋模具放入烘箱，從40°C逐步升溫至60°C，反應Sh后取出，獲得包埋體。
[0042](3)切片及觀察:在25°C，60%濕度的室內無震動條件下對包埋體進行超薄切片，切刀為鉆石刀，切片厚度為0.5 μ m，大小為0.5X0.5mm方形。切片方法按常規方法和切片機廠商提供的說明書進行。所得切片樣品切口光滑、平整，且覆膜條帶與包埋介質未產生分離現象。
【主權項】
1.一種用于觀察覆膜鐵表面薄膜截面的切片樣品制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)預處理 對覆膜鐵進行預處理，完全溶解掉鐵基體，得到表面薄膜； 2)包埋體制備 將步驟I)得到的表面薄膜浸漬在包埋介質中，并保持表面薄膜伸展；包埋介質在40?60 °C下固化反應6?24h，制得包埋體；所述包埋介質包括環氧樹脂、固化劑和催化劑，其容積比為:環氧樹脂:固化劑:催化劑=1.0:0.7?1.2:0.02?0.08 ;所述環氧樹脂為環氧樹脂618和環氧Epon812的混合物，其容積比為:環氧618樹脂:環氧Epon812 = 0.67?1.5:1 ;所述固化劑為十二烷基琥珀酸酐和甲基內次甲基二甲酸酐的混合物，其容積比為:十二烷基琥珀酸酐:甲基內次甲基二甲酸酐=0.375?1.0:1 ; 3)切片 對步驟2)制得的包埋體進行切片，得到切片樣品。2.根據權利要求1所述的切片樣品制備方法，其特征在于，步驟I)所述的預處理包括如下步驟: 1)將覆膜鐵試樣浸沒在裝有8?15wt%鹽酸、硫酸或硝酸的玻璃燒杯中，將玻璃燒杯置于25?40°C恒溫水浴中加熱10?60min后，取出玻璃燒杯，在室溫下放置5?10h，鐵基體被完全溶解，得到表面薄膜； 2)撈出被溶解完鐵的表面薄膜，依次用2?1wt%的碳酸氫鈉水溶液和去離子水交替清洗至少2遍； 3)洗完的表面薄膜在30?60°C烘干0.5?2h，除去殘留水分，保證其處于自然伸展且筆直的狀態，得到用于包埋的表面薄膜試樣。3.根據權利要求1或2所述的切片樣品制備方法，其特征在于，所述表面薄膜為聚酯薄膜。4.根據權利要求1所述的切片樣品制備方法，其特征在于，所述催化劑為2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。
【文檔編號】G01N1/28GK105823658SQ201510007270
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月7日
【發明人】王章薇, 謝龍, 陳紅星
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司