Introduktion
Ydre påvirkninger som UV-stråling (lys), temperatur, atmosfærisk ilt eller kemiske/biologiske medier fører til for tidlig ældning af materialer, hvilket resulterer i en ændring af deres kemiske og fysiske egenskaber. Korrekte ældningshæmmere (stabilisatorer) bremser ældningsprocessen og forlænger induktionsperioden, dvs. det tidsrum, der går forud for starten på den termo-oxidative NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning (kædenedbrydning, teknisk svigt).
En vigtig indikator for oxidationsstabiliteten af olier, fedtstoffer, smøremidler, brændstoffer eller plast er den oxidative induktionstemperatur eller den oxidative induktionstid (Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OIT), som kan bestemmes ved hjælp af DSC i standardiserede procedurer.
I praksis anvendes to forskellige metoder: dynamiske og isotermiske Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OIT-tests. I den dynamiske teknik opvarmes prøven ved en defineret konstant opvarmningshastighed under oxiderende forhold, indtil reaktionen begynder. Den tilsvarende oxidationsinduktionstemperatur (også kaldet OxidationOxidation kan beskrive forskellige processer i forbindelse med termisk analyse.Oxidation Onset Temperature, Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OOT) er den samme som den ekstrapolerede begyndelsestemperatur for den eksoterme DSC-effekt, der opstår. I isotermiske Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OIT-tests opvarmes de materialer, der skal undersøges, først under en beskyttelsesgas, holdes derefter ved en konstant temperatur i flere minutter under beskyttelsesgas for at etablere ligevægt og udsættes derefter for en atmosfære af ilt eller luft. Tidsrummet fra den første kontakt med ilt, til oxidationen begynder, kaldes den oxidative induktionstid. Dette er vist i figur 1.
Mange nationale og internationale standarder - såsom ASTM D3895 (polyethylen), DIN EN728 (plastrørledninger), ISO 11357-6 (plast) og ASTM D525 (flybrændstof) - giver anbefalinger til prøveforberedelse og korrekt valg af målebetingelser.
Oxidationstest af smøreolier og fedtstoffer
Oxidationstest af smøreolier og -fedt udføres normalt med et højtryks-DSC-instrument (se figur 2). Der genereres et modtryk - normalt på 35 bar - i et forsøg på at forhindre FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning af prøven. I oxidationsreaktioner tjener ilten dog ikke kun til trykgenerering, men også som reaktionspartner. Derfor skal både trykket og gasflowet reguleres med den største præcision.
Bestemmelse af oxidationsstabiliteten er "overfladefølsom". Det betyder, at den olie- eller fedtfilm, der skal undersøges, ideelt set skal have en glat, ensartet overflade for at sikre en høj reproducerbarhed af testresultaterne. SFI-digler er meget velegnede til sådanne undersøgelser (SFI står for Solid Fat Index; se diagram i figur 3), som anbefalet i ASTM D5483 for smørefedt og ASTM D6186 for smøreolier.
Et eksempel på disse er grydeformede aluminiumdigler med en ydre diameter på 6,7 mm og et volumen på 85 μl, som kan formes med et forseglingsværktøj (indbygget i en standarddigelpresse - se figur 4).
I digler med flad bund kryber olier og fedtstoffer ofte op til randzonerne ved højere temperaturer. Den effektive overflade på prøven, som kan interagere med den omgivende atmosfære, bliver dermed mindre. Det påvirker Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OIT-resultaterne (se figur 5). Når analysen udføres i en åben standarddigel (blå kurve), er Oxidativ induktionstid (OIT) og oxidativ begyndelsestemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller oxidativ begyndelsestemperatur (OOT) er et relativt mål for et (stabiliseret) materiales modstandsdygtighed over for oxidativ nedbrydning.OIT-tiden (ekstrapoleret start) 64,6 minutter. Til sammenligning afkortes OIT-tiden betydeligt (til 46,4 min) ved analyse i en SFI-digel (grøn kurve) på grund af den større effektive overflade.
Sammenfatning
Ved hjælp af DSC-OIT-tests kan der drages sammenlignende konklusioner om materialers stabilitet i forhold til termo-oxidative angreb. Til undersøgelse af smøreolier og -fedt er NETZSCH High-Pressure DSC 204 i kombination med SFI-digler ideelt egnet.