Време за оксидативна индукция (OIT)
Измерванията на времето на окислителна индукция (Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане.OIT) позволяват да се характеризира дългосрочната стабилност на въглеводороди като масла, мазнини, но също и на пластмаси като полиолефини, по-специално полипропилен и полиетилен.
За определяне на окислителната стабилност се използват стандартизирани методи за изпитване с помощта на DSC (диференциална сканираща калориметрия). Тези тестове могат лесно да се провеждат и дават надеждна информация за стабилността например на полиетиленово покритие. Могат да се предвидят термоокислителните характеристики на даден материал и да се постигне предотвратяване на повреди.
Изпитванията на ОИТ с помощта на DSC са международно признати. Утвърдени стандарти са например ASTM D3895-92, ASTM D6186, EN 728 и ISO 11357-6.
Системите DSC за определяне на Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане.OIT са DSC 204 F1 Phoenix®, DSC 200 F3 Maia и DSC 404 F1 /F3 Pegasus®.
Метод
Пробите се нагряват под защитен газ до температура над точката им на топене. При постоянна температура атмосферата на пробата се превключва от инертна към окислителна. Времето, което изтича до началото на екзотермичното окисление на пробата, се нарича Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане.OIT.
Условия за измерване на OIT за всички представени примери
- Материал на тигела: алуминий, отворен
- Атмосфера: O2 / N2
- Скорост на прочистващия газ: 50 ml/min
- Изотермична температура: 210°C, 190°C
Тестове OIT върху проби от PE-HD, различаващи се по клас
За поведението при топене (енталпия на топене и пикова температура) на два различни по клас PE-HD образеца са установени само много големи small разлики (фигура 2а). Въпреки това при ОИТ се наблюдават ясни разлики между двата образеца. Образецът от клас 1 е стабилен 43 минути преди да започне окислението (фигура 2б). Пробата от клас 2 дава много по-ниска стабилност; Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане.OIT се достига след 23 min.
Този пример вече показва, че от DSC кривите може да се получи по-подробна информация само чрез промяна на температурната програма.
PP T20 от различни производители
Два високоустойчиви на топлина полипропиленови образеца от различни производители бяха изследвани по отношение на тяхната окислителна стабилност. Отново поведението на двата материала при топене е почти идентично. Разликата се проявява само при тестовете на OIT. Окислителната стабилност на пробата "Производител А" е определена на 15 min, докато втората проба "Производител Б" показва много висока стабилност. Тук разграждането започва след 122 min (фигура 3).
Резултати от OIT тестове на PE гранулат, екструдирана тръба и отлежала тръба
Материалите PE-HD, PE-RT тип 1 и PE-RT тип 2 бяха изследвани като гранулат, екструдирана тръба и отлежала тръба. Всички те бяха подложени на обработка с промяна на температурата. Поведението при топене и поведението в окислителна атмосфера за сериите образци PE-HD и PE-RT Type 1 са представени на фигури 4а, 4б и 5а, 5б.
Освен това фигура 5б показва, че понякога OIT не може да бъде оценен поради много ниска окислителна стабилност. Когато атмосферата се превключи от азот на кислород, остарелият материал (синята крива) започва да се разгражда с незначително забавяне във времето. В подобни случаи динамичната температурна програма е полезна, за да покаже разликите на очевидно едни и същи материали.
Динамична температурна програма за определяне на на оксидативната стабилност на PE гранулат, екструдирана тръба и отлежала тръба
Ако сравняваните образци са много различни по отношение на устойчивостта си към кислород, няма да е възможно да се направи сравнение при еднаква изотермична температура. На фигура 6 е показана алтернативна температурна програма, която гарантира, че пробите са изцяло разтопени, и дава възможност за смяна на атмосферата при температура, при която най-реактивната проба не реагира веднага след смяната на газа (вж. фигура 6).
Поведението при топене и окисляване на серия образци PE-RT тип 2 е представено на фигури 7а и 7б. Изотермичната температура не може да бъде избрана по-ниска от 180°C, тъй като един от компонентите се топи при приблизително 180°C. Сега може значително да се разграничи силно различаващото се поведение на окисление чрез използване на динамична температурна програма
Анализ на отказите на части от TPE чрез динамична OIT, така наречената OOT (Oxidative Onset Temperature)
В стандарт ASTM E2009-08 температурата на окислително настъпване е описана като относителна мярка за степента на окислителна стабилност на материала, оценена при дадена скорост на нагряване и окислителна среда, например кислород; колкото по-висока е стойността на Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. OOT, толкова по-стабилен е материалът.
Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. OOT може да се използва за сравнителни цели; тя не е абсолютна измервателна техника като времето за окислително настъпване (OIT) при постоянна температура (ASTM E1858). Наличието или ефективността на антиоксидантите може да се определи чрез този метод на изпитване.
Измерванията на DSC са извършени върху две части от TPE (лоша и добра) с маса на пробата приблизително 14 mg. За измерванията бяха избрани затворени алуминиеви тигли с пробит капак и атмосфера N2. Скоростта на нагряване е 10 K/min (фигура 8). При 210 °C атмосферата беше променена на кислородна и скоростта на нагряване беше намалена на 5 K/min (фигура 9).
По време напървото нагряване добрият (синята крива) и лошият образец (зелената крива) показват едно и също термично поведение. Температурите на стъкловидния преход и пиковите температури, но също така и енталпията на топене са почти идентични (фигура 8). След промяна на атмосферата обаче, но все още с повишаване на температурата, DSC кривите показват разлики, които могат да се видят в отклоняващото се поведение на окисление на двата образеца (фигура 9). Температурата на началото на окислението (Време на окислителна индукция (OIT) и температура на окислително начало (OOT)Времето за окислителна индукция (изотермично OIT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. Температура на окислителна индукция (динамична OIT) или температура на окислително настъпване (OOT) е относителна мярка за устойчивостта на (стабилизиран) материал към окислително разлагане. OOT) на лошия образец (зелената крива) е определена на 229°C, докато тази на добрата част се появява едва над 241°C.
Влияние на тигелите върху времето за окислителна индукция
Времето за окислителна индукция (OIT) може да се определи в стандартни алуминиеви или отворени медни тигли в съответствие с ASTM D3895.
Тази диаграма представя измерване на OIT на HDPE, извършено съответно в отворен меден (червен) и алуминиев (черен) тигел (фигура 10). Ясно се вижда, че при изотермични условия окислението на HDPE започва приблизително 23 min по-рано в меден тигел, отколкото в Al тигел.
Освен медни тигели се предлагат и алуминиеви тигели, чието дъно може да се оформя с комплекта инструменти за щамповане на уплътнителната преса (фигура 11). Тези тигели са специално предназначени за определяне на OIT на смазочни материали и грес в съответствие с ASTM D5483-5.
