مقدمة
تؤدي المؤثرات الخارجية مثل الأشعة فوق البنفسجية (الضوء) أو درجة الحرارة أو الأكسجين الجوي أو الوسائط الكيميائية/البيولوجية إلى الشيخوخة المبكرة في المواد، مما يؤدي إلى تغير في خواصها الكيميائية والفيزيائية. تعمل مثبطات التقادم المناسبة (المثبتات) على إبطاء عملية التقادم وإطالة فترة الحث على التقادم، أي الفترة الزمنية التي تسبق بداية التحلل التأكسدي الحراري (تحلل السلسلة والفشل التقني).
من المؤشرات المهمة لاستقرار أكسدة الزيوت أو الدهون أو مواد التشحيم أو الوقود أو البلاستيك درجة حرارة الأكسدة التحريضية أو زمن الأكسدة التحريضية (OIT) التي يمكن تحديدها عن طريق DSC في إجراءات موحدة.
في الممارسة العملية، يتم استخدام طريقتين مختلفتين: اختبارات الحث التأكسدي الديناميكي واختبارات الحث التأكسدي المتساوي الحرارة. في التقنية الديناميكية، يتم تسخين العينة بمعدل تسخين ثابت محدد في ظل ظروف مؤكسدة حتى يبدأ التفاعل. وتكون درجة حرارة الأكسدة-الحث التأكسدي المقابلة (وتسمى أيضًا درجة حرارة بداية الأكسدة، OOT) هي نفس درجة حرارة البداية الاستقرائية لتأثير DSC الخارجي الحراري الذي يحدث. في اختبارات OIT المتساوية الحرارة، يتم أولاً تسخين المواد المراد فحصها تحت غاز واقٍ، ثم يتم تثبيتها عند درجة حرارة ثابتة لعدة دقائق تحت غاز واقٍ لتحقيق التوازن، ثم يتم تعريضها بعد ذلك إلى جو من الأكسجين أو الهواء. ويطلق على الفترة الزمنية من أول تلامس مع الأكسجين حتى بداية الأكسدة اسم زمن الأكسدة-التحريض. وهذا موضح في الشكل 1.
تقدم العديد من المعايير الوطنية والدولية - مثل ASTM D3895 (البولي إيثيلين)، وDIN EN728 (خطوط الأنابيب البلاستيكية)، وISO 11357-6 (البلاستيك) وASTM D525 (وقود الطائرات) - توصيات لإعداد العينة والاختيار المناسب لظروف القياس.
اختبارات الأكسدة على زيوت التشحيم والشحوم والشحوم
عادةً ما يتم إجراء اختبارات الأكسدة على زيوت التشحيم والشحوم باستخدام جهاز DSC عالي الضغط (انظر الشكل 2). يتم توليد ضغط خلفي - بشكل عام عند 35 بار - في محاولة لمنع تبخر العينة. ومع ذلك، في تفاعلات الأكسدة، لا يعمل الأكسجين في تفاعلات الأكسدة على توليد الضغط فحسب، بل يعمل أيضًا كشريك في التفاعل. ولهذا السبب، يجب تنظيم كل من الضغط وتدفق الغاز بأقصى درجات الدقة.
تحديد ثبات الأكسدة "حساس للسطح". وهذا يعني أن طبقة الزيت أو الشحوم التي سيتم فحصها يجب أن تظهر سطحًا أملسًا وموحدًا بشكل مثالي لضمان قابلية عالية لتكرار نتائج الاختبار. تعتبر بوتقات SFI (SFI تعني مؤشر الدهون الصلبة؛ انظر الرسم البياني في الشكل 3) مناسبة جدًا لمثل هذه الفحوصات، كما هو موصى به في ASTM D5483 لشحوم التشحيم و ASTM D6186 لزيوت التشحيم.
ومن الأمثلة على ذلك بوتقات الألومنيوم على شكل مقلاة بقطر خارجي يبلغ 6.7 مم وحجم 85 ميكرولتر يمكن تشكيلها بأداة ختم (مدمجة في مكبس بوتقة قياسي - انظر الشكل 4).
في البوتقات ذات القاع المسطح، غالبًا ما تزحف الزيوت والدهون إلى مناطق الحواف عند درجات حرارة أعلى. وبالتالي يقل حجم السطح الفعال للعينة الذي يمكن أن يتفاعل مع الغلاف الجوي المحيط. وهذا يؤثر على نتائج تحليل OIT (انظر الشكل 5). عندما يتم إجراء التحليل في بوتقة قياسية مفتوحة (المنحنى الأزرق)، فإن زمن البزل البوزيتروني (البداية المستقراء) يصل إلى 64.6 دقيقة. وبالمقارنة، عندما يتم التحليل في بوتقة SFI (المنحنى الأخضر)، يتم تقصير زمن البزل الأوكسجيني بشكل كبير (إلى 46.4 دقيقة) بسبب السطح الفعال الأكبر.
الملخص
وبمساعدة اختبارات DSC-OIT، يمكن استخلاص استنتاجات مقارنة حول ثبات المواد مقارنةً بهجمات الأكسدة الحرارية. وللتحقق من زيوت التشحيم والشحوم، يعتبر جهاز NETZSCH DSC 204 عالي الضغط مع بوتقات SFI مناسبًا بشكل مثالي.