塑料物證的檢驗(yàn)現(xiàn)狀

連俊青,溫 馨

(中國(guó)刑事警察學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110035)

塑料，作為三大合成材料中產(chǎn)量最多的一種，它由于其質(zhì)輕、防水、隔氣、延展性好等特點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于我們生活的方方面面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料制作工藝也在不斷進(jìn)步，在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見塑料袋、塑料瓶、塑料繩等塑料制品。因此，在兇殺、盜竊、爆炸等刑事案件中，尤其是交通肇事案件中，提取到有關(guān)塑料的檢材的幾率也越來越大。

塑料是以合成樹脂或天然樹脂為原料，再加入填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑等助劑，在一定溫度和一定的壓力下加工成型。在法庭科學(xué)中，對(duì)于塑料物證的檢驗(yàn)往往是針對(duì)塑料的組成成分進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)塑料檢材進(jìn)行分析時(shí)通常先要進(jìn)行初步的檢驗(yàn)，從大體上確定塑料檢材的種類，排除一些外觀明顯不同的比對(duì)樣品，也就是進(jìn)行檢材的初檢。但是此方法精準(zhǔn)度不高，還要針對(duì)塑料檢材中有機(jī)成分和無機(jī)成分的不同選擇不同的儀器分析方法，從而對(duì)塑料檢材進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)，為偵破案件提供線索，指明方向，縮小偵查范圍，在法庭上提供有力的科學(xué)證據(jù)。

1 塑料物證的檢驗(yàn)方法

1.1 初步的檢驗(yàn)

塑料檢材初步的檢驗(yàn)方法包括外觀檢驗(yàn)、比重檢驗(yàn)、熒光檢驗(yàn)、燃燒試驗(yàn)以及溶解試驗(yàn)等，這些方法對(duì)專業(yè)知識(shí)要求不高，不需使用大型的儀器，方法簡(jiǎn)單、操作方便、迅速且成本低，但是該方法有一定的局限性，對(duì)于特征明顯的檢材適用性強(qiáng)，但是精準(zhǔn)度不如儀器分析。

1.1.1 外觀檢驗(yàn)

塑料檢材的外觀檢驗(yàn)主要是對(duì)塑料檢材的顏色、透明度、光澤、表面硬度、圖案、老化情況以及外觀形態(tài)等特征進(jìn)行觀察，大體上對(duì)塑料進(jìn)行種屬的判斷。

高建國(guó)[1]等人對(duì)廢舊塑料的鑒別方法進(jìn)行了初步的研究，在文獻(xiàn)中他們把常見塑料的外觀特征以表格的形式呈現(xiàn)出來，并列舉了兩個(gè)例子：(1)聚乙烯(PE)的手感滑膩，像蠟一樣，其中，低密度聚乙烯(LDPE)較軟，可以用指甲在其上劃痕，然而，高密度聚乙烯(HDPE)則較硬。(2)乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(E/VAC)的硬度取決于乙烯與乙酸乙烯的相對(duì)含量，由于聚乙烯大分子鏈上，導(dǎo)入了乙?；亩替湻种Y(jié)構(gòu)，其硬度要小于LDPE，且具有一定的彈性。

此外，在相關(guān)文獻(xiàn)中報(bào)道，當(dāng)檢材為塑料繩時(shí)，要觀察其股數(shù)、捻度、捻向，并測(cè)定塑料繩的直徑[2]，從而對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.1.2 溶解試驗(yàn)

由于不同的塑料可能由不同的樹脂組成，因此它們的結(jié)構(gòu)單元也就不同。此外， 即使使用的樹脂相同，而加入的助劑不同，在不同的溶劑中，其溶解性也會(huì)有很大的差別。所以，我們往往可以利用不同溶劑對(duì)不同塑料的溶解性的差異，來鑒別塑料的種類。

高建國(guó)[1]等人將塑料樣品顆粒分別放入不同的溶劑中，在室溫下浸泡24h，然后觀察塑料樣品的溶解情況，并列舉出了在溫度為20℃時(shí)，常見塑料在部分有機(jī)溶劑中的溶解性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PV)為結(jié)晶塑料，因此在常溫下一般不溶于常見的有機(jī)溶劑，只有在120℃以上結(jié)晶熔化以后，才能溶于對(duì)二甲苯等非極性溶劑中。對(duì)于發(fā)泡聚苯乙烯PS，由于含有添加劑，其外觀以及其他性質(zhì)會(huì)發(fā)生較大的變化，通過溶解性鑒別可以將其分辨出來。

1.1.3 燃燒試驗(yàn)

由于燃燒試驗(yàn)是一種破壞檢材的檢測(cè)手段，當(dāng)檢材量很少時(shí)不易采用此方法。樹脂的主要元素是C、H、O、N，因此具有不同程度的可燃性，并且在高溫時(shí)產(chǎn)生可燃性的揮發(fā)物?？梢愿鶕?jù)塑料物證是否容易燃燒、離火后能否繼續(xù)燃燒、火焰的顏色、檢材的形態(tài)在燃燒過程中的變化、煙以及炭燼的顏色、燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣味等特征來確定塑料的種類[3]。

陳世山[1]等人，做了塑料的燃燒鑒別試驗(yàn)，他們用鑷子取一小塊塑料試樣，用酒精燈外焰進(jìn)行加熱，先使試樣的一部分接近火焰，可以先把易燃的試樣區(qū)分出來，然后再放到火焰上進(jìn)行灼燒，進(jìn)行點(diǎn)燒，以判斷離開火焰后是否能繼續(xù)燃燒。并通過實(shí)驗(yàn)把常見塑料的燃燒特性列成表格。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，材料的可燃性與所含元素有關(guān)，一般含有氯、氮等元素的高分子一般有一定的阻燃性，而含碳量高的塑料在空氣中往往燃燒不充分，有時(shí)甚至?xí)韵ǎ徊牧系陌l(fā)煙也與所含元素有關(guān)，氯量高的塑料發(fā)煙量大。此外，含有芳環(huán)的高聚物，發(fā)煙量一般都較大；高聚物燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣味與結(jié)構(gòu)相關(guān)，由于燃燒裂解時(shí)會(huì)生成不同的易揮發(fā)的小分子碎片從而導(dǎo)致燃燒氣味發(fā)生變化，因此，可以根據(jù)材料燃燒產(chǎn)生的氣味不同來進(jìn)行品種的區(qū)分。

1.1.4 其他方面的檢驗(yàn)

塑料檢材的初步檢驗(yàn)除了上述的方法外還有一些其他的檢驗(yàn)方法，例如熒光檢驗(yàn)，密度分析，拼合檢驗(yàn)、顏色比對(duì)和著色試驗(yàn)等等。

其中熒光檢驗(yàn)是把塑料物證和比對(duì)樣品在相同的條件下用紫外燈照射，觀察它們的熒光顏色和強(qiáng)度是否相同，從而來確定它們之間主要有機(jī)成分的異同。值得注意的是，在進(jìn)行熒光檢驗(yàn)前須將塑料表面的附著物清除干凈，防止其產(chǎn)生熒光干擾。必須指出的是，熒光檢驗(yàn)用于排除認(rèn)定時(shí)可以作為認(rèn)定的依據(jù)，但是必須進(jìn)行進(jìn)一步的成分分析檢驗(yàn)，才可以作為同種塑料的認(rèn)定依據(jù)。

密度分析是由于不同種類塑料由于其所用原料不同，其密度有著明顯差異。在相關(guān)書籍[4]中總結(jié)，泡沫塑料的密度介于0.01～0.50g/cm3之間;樹脂的密度一般在0.83～2.20 g/cm3之間;硬塑料制品的密度在1.0～1.5 g/cm3之間。

著色試驗(yàn)是根據(jù)各種塑料與試劑作用的不同而產(chǎn)生的不同色澤變化，來確定塑料的種類范圍。

1.2 儀器分析

1.2.1 塑料物證中有機(jī)成分的分析

1.2.1.1 紅外光譜法

由于紅外光譜法具有不破壞檢材的優(yōu)勢(shì)，在塑料物證，尤其是檢材量很小時(shí)，我們往往會(huì)采用紅外光譜法對(duì)檢材進(jìn)行檢驗(yàn)。我們利用紅外光譜法主要是對(duì)塑料中的樹脂進(jìn)行檢測(cè)，由于不同的樹脂所含的基團(tuán)不同，因而在紅外區(qū)特征的吸收峰位置不同，以此對(duì)樹脂的種類進(jìn)行認(rèn)定，進(jìn)而對(duì)塑料的種類進(jìn)行鑒定。

2009年，盧光明[5]等人利用傅立葉變換紅外光譜法對(duì)生物降解塑料進(jìn)行了檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的樣品和材料是脂肪族/芳香族共聚酯(PBAT)切片、民航用快餐盒、淀粉、滑石粉、PBAT與淀粉制塑料薄膜、聚對(duì)苯二甲酸(PET)塑料膜，然后取上述樣品和材料少許后制片，再經(jīng)傅立葉變換紅外光譜儀檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)所得光譜以及對(duì)光譜之間的異同進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明用紅外光譜檢驗(yàn)PBAT及其制品操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確，樣品用量少、不破壞檢材。

2014年，杜巖[6]等人利用傅立葉變換紅外光譜法對(duì)同一品牌，同一品牌不同系列及不同銷售地的36個(gè)塑料吸管樣本進(jìn)行了檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)根據(jù)制造塑料吸管所用的三種合成樹脂不同將吸管分為3類，又根據(jù)塑料吸管中填充劑的種類對(duì)3類塑料吸管進(jìn)一步分類，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傅里葉變換紅外光譜法可以快速準(zhǔn)確的鑒別不同品牌、同一品牌不同系列以及不同銷售地的塑料吸管。

同年8月，姜紅[7]等人利用傅立葉變換紅外光譜儀，對(duì)50個(gè)不同用途、不同產(chǎn)地的塑料編織袋樣品進(jìn)行分析檢驗(yàn)。依據(jù)紅外光譜圖中吸收峰的不同將50個(gè)塑料編織袋分為兩大類，每一類又可以根據(jù)吸收峰的峰數(shù)、峰位置、峰形和相對(duì)峰高比的不同進(jìn)一步加以區(qū)分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傅立葉變換紅外光譜檢測(cè)法不破壞檢測(cè)材料，重現(xiàn)性好，可用于鑒定高分子材料(塑料編織袋)物證。

2016年，張嘉楠[8]等人利用傅立葉變換紅外光譜法對(duì)38種品牌的95個(gè)塑料飲料瓶樣本進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)先是對(duì)透射法和反射法這兩種方法進(jìn)行選擇與比較，最終選擇用反射法進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)依據(jù)紅外譜圖的不同將95個(gè)樣品分為3大類，又對(duì)同一品牌不同系列塑料飲料瓶樣本進(jìn)行分析比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以對(duì)塑料飲料瓶樣品進(jìn)行分類。

1.2.1.2 裂解色譜法

由于塑料是高分子材料，它無法直接用氣相色譜法進(jìn)行分析，而裂解氣相色譜法是把熱裂解和氣相色譜兩種技術(shù)相結(jié)合的方法，塑料在一定溫度下裂解成碎片后再隨載氣進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分離和鑒定，從而達(dá)到檢驗(yàn)的目的。由于塑料在一定的條件下的裂解有一定的規(guī)律，因此裂解產(chǎn)物就得到了有特征的指紋圖譜，以此來鑒別塑料。2004年，俞文[9]對(duì)高分子聚合物微量物證的裂解氣相色譜進(jìn)行了分析，在文獻(xiàn)中給出了塑料的裂解氣相色譜分析條件，并給出了實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化的結(jié)果：用OV-1柱的分離效果較好，裂解溫度應(yīng)為750℃。

1.2.1.3 熱分析法

由于塑料的種類不同，化學(xué)組成不同，內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)不同，因此它們的玻璃化溫度、結(jié)晶溫度、軟化溫度、熔融溫度、熱裂解溫度也各不相同，轉(zhuǎn)變過程中的熱效應(yīng)也不同，因此可以通過測(cè)定塑料物證的熱分析曲線來鑒別不同化學(xué)組成的塑料，以此對(duì)塑料進(jìn)行檢驗(yàn)。差示掃描量熱法(DSC)是利用不同種類的塑料的熱力學(xué)參數(shù)不同以此來進(jìn)行檢驗(yàn)的技術(shù)，不同廠家或同一廠家不同生產(chǎn)批次的同種類塑料，由于原料來源、工藝過程不同，其熱力學(xué)參數(shù)可能存在差異。

2010年，鄭一平[10]等人建立熱差/熱重檢驗(yàn)方法鑒別常見塑料，通過分析圖譜發(fā)現(xiàn)了3種區(qū)分不同塑料試樣的方法：(1)通過熱重圖譜中平臺(tái)數(shù)量的差異，可以對(duì)兩種不同的塑料樣品進(jìn)行區(qū)分;(2)在兩種試樣的熱重圖譜的平臺(tái)數(shù)量一致的情況下,可以通過比較他們各自平臺(tái)的失重情況的不同和最終殘余量的不同來區(qū)分不同的塑料樣品;(3)通過分析差示掃描量熱玻璃化轉(zhuǎn)變的圖譜,根據(jù)不同塑料樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變次數(shù)、玻璃化變化溫度和比熱變化的差異來區(qū)分不同的塑料試樣。

1.2.2 塑料物證中無機(jī)成分的分析

塑料中除了含有樹脂之外，為了增加其使用的性能，降低生產(chǎn)的成本，在生產(chǎn)過程中還會(huì)添加顏料、填料、穩(wěn)定劑、補(bǔ)強(qiáng)劑等助劑，這些助劑中含有大量的無機(jī)元素，而不同的塑料所含的助劑不同，因此所含的無機(jī)元素不同，我們就可以利用無機(jī)元素的種類和含量的不同對(duì)塑料樣品進(jìn)行鑒別。

1.2.2.1 X射線熒光光譜法

當(dāng)塑料樣品受到激發(fā)時(shí)，樣品中的各種元素會(huì)發(fā)射出二次X射線，元素不同所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或者波長(zhǎng)特性。因此，只要測(cè)出熒光X射線的波長(zhǎng)或者能量，就可知道元素的種類。此外，熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量之間存在一定的關(guān)系。以上就是X射線熒光光譜法定性定量的原理。

2016年，姜紅[11]等人用X射線熒光光譜法對(duì)57個(gè)塑料飲料瓶進(jìn)行了檢驗(yàn)。本文獻(xiàn)是通過把傅立葉紅外光譜法、X射線熒光光譜法和厚度儀檢測(cè)這3種方法相結(jié)合建立了對(duì)塑料飲料瓶物證的分析方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，在紅外光譜分類的基礎(chǔ)上， X射線熒光光譜法依據(jù)Ca元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同可對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)一步的分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用傅里葉變換紅外光譜、能量色散型X射線熒光光譜，結(jié)合測(cè)厚儀可以對(duì)不同品牌、同一品牌不同系列、同一品牌同一系列不同批次的塑料飲料瓶樣品進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

2017年，張璐[12]等人利用能量色散型X射線熒光光譜儀對(duì)41個(gè)不同品牌、不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把41個(gè)樣品根據(jù)所含元素的數(shù)量和種類的不同對(duì)樣品進(jìn)行區(qū)分，對(duì)于所含元素相同的樣品又根據(jù)其元素含量的不同進(jìn)行進(jìn)一步的區(qū)分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用X射線熒光光譜儀，可以將不同廠家、不同品牌，以及同一品牌不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進(jìn)行鑒別。方法簡(jiǎn)單快速，準(zhǔn)確可靠。

2 總結(jié)

近年來，塑料的種類越來越多，同時(shí)在案件中作為物證出現(xiàn)頻率也越來越高。目前，對(duì)塑料物證的檢驗(yàn)方法有很多，但是各種方法存在各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，因此建議將多種方法聯(lián)合應(yīng)用達(dá)到檢驗(yàn)的目的。此外，建議建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，方便塑料物證的檢索，為相關(guān)案件的偵破指明方向，縮小偵查范圍，減少成本，提高破案效率。

[1] 高建國(guó),陳世山.廢舊塑料鑒別方法的初步研究[J].工程塑料應(yīng)用，2004,32(2):47-51.

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[6] 杜 巖,姜 紅,李曉白,等.傅里葉變換紅外光譜法檢驗(yàn)塑料吸管的研究[J].上海塑料,2014(2)：38-42.

[7] 姜 紅,李明健,閻子龍,等.傅立葉變換紅外光譜法檢驗(yàn)塑料編織袋的研究[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(4):13-17.

[8] 張嘉楠,姜 紅,郭 鵬,等.傅立葉變換紅外光譜法檢驗(yàn)塑料飲料瓶的研究[J].微量元素與健康研究,2016,33(4):61-62.

[9] 俞 文.高分子聚合物微量物證的裂解氣相色譜分析[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2004,10(1):48-49.

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[11] 姜 紅,高春芳,務(wù)瑞杰,等.X射線熒光光譜法檢驗(yàn)塑料飲料瓶的研究[J].2016(4):52-57.

[12] 姜 紅,張 璐,滿 吉,等.X射線熒光光譜法檢驗(yàn)黑色塑料袋的研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,40(1):69-73.

(本文文獻(xiàn)格式：連俊青,溫馨.塑料物證的檢驗(yàn)現(xiàn)狀[J].山東化工，2018，47(02)：90-91，99.)