Indledning
Genanvendte polyolefinblandinger, der hovedsageligt består af polyethylen og polypropylen, er vigtige råmaterialer i mekanisk plastgenanvendelse. De anvendes til genforarbejdning til nye støbte emner, ekstruderingsprodukter, folier, emballagerelaterede komponenter og tekniske plastanvendelser, hvor genanvendelsesmaterialets sammensætning har stor indflydelse på forarbejdningsegenskaberne og det færdige materiales ydeevne. Da PE og PP har forskellige smelteintervaller, Krystallinitet / Grad af krystallinitetKrystallinitet refererer til graden af strukturel orden i et fast stof. I en krystal er arrangementet af atomer eller molekyler konsekvent og gentagende. Mange materialer som f.eks. glaskeramik og nogle polymerer kan fremstilles på en sådan måde, at der dannes en blanding af krystallinske og amorfe områder. krystallinitet, forarbejdningsvinduer og Termisk stabilitetEt materiale er termisk stabilt, hvis det ikke nedbrydes under påvirkning af temperaturen. En måde at bestemme et stofs termiske stabilitet på er at bruge en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet, er den termiske karakterisering af sådanne blandinger afgørende for vurderingen af materialets identitet, genbrugsmaterialets kvalitet og egnethed til videre forarbejdning.
Samtidig termogravimetri og differentiel scanningskalorimetri giver oplysninger om både massetab og termiske overgange i én måling, hvilket gør teknikken særligt anvendelig til komplekse blandinger af genanvendte polymerer.
Målebetingelser
Tabel 1: Målebetingelser
| Instrument | STA Jupiter® |
|---|---|
| Temperaturområde | 30 °C til 600 °C |
| Opvarmningshastighed | 20 K/min |
| Atmosfære | Nitrogen |
| Gasgennemstrømning | 70 ml/min |
| Prøvemasse | 13,9 mg |
| Degel | 85 µl Pt/Rh med hullet låg |
Resultater og diskussion
Den samtidige TGA-DSC-måling af den genanvendte PE-PP-blanding (figur 1) viser flere karakteristiske termiske effekter. I det lavere temperaturområde ses to overlappende endoterme smelteeffekter i DSC-signalet. Det første smeltebidrag vises ved ca. 123 °C og kan tilskrives polyethylenfraktionen, mens det andet smeltebidrag ved ca. 158 °C er karakteristisk for polypropylen. Da genanvendte polymerstrømme ofte indeholder delvist overlappende materialefraktioner, tilsætningsstoffer eller polymerkvaliteter med bred smelteadfærd, er disse signaler ikke fuldstændigt isolerede i den rå DSC-kurve.
Det er derfor en fordel at anvende softwaren NETZSCH Peak Separation . Den gør det muligt at adskille de overlappende smelteeffekter matematisk og evaluere dem hver for sig. I denne måling giver de adskilte toparealer individuelle smelteentalpier på ca. 42 J/g for det PE-relaterede bidrag og 106 J/g for det PP-relaterede bidrag. Dette forbedrer fortolkningen af blandingssammensætningen og gør det lettere at sammenligne forskellige partier af genbrugsmateriale eller at overvåge ændringer i materialekvaliteten. Uden Peak Separation ville de overlappende endoterme effekter kun være tilgængelige som en samlet termisk respons, hvilket ville reducere præcisionen i den komponent-specifikke evaluering.
Ved højere temperaturer viser DSC-kurven yderligere termiske effekter i området over 400 °C, mens TGA-kurven registrerer det tilsvarende massetab forårsaget af pyrolytisk NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af polymerblandingen under nitrogen. Den primære NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning finder sted over ca. 400 °C og resulterer i et fuldstændigt massetab. Den samtidige registrering af begge signaler øger også tilliden til fortolkningen af komplekse genanvendte materialer. Smeltetoppene opstår, mens TGA-signalet forbliver stabilt, hvilket bekræfter, at disse effekter er FaseovergangeUdtrykket faseovergang (eller faseændring) bruges oftest til at beskrive overgange mellem fast, flydende og gasformig tilstand.faseovergange snarere end nedbrydningsprocesser. Derimod stemmer DSC-effekterne ved høje temperaturer overens med TGA-massetabet og kan derfor knyttes til NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning. Denne kombinerede information er værdifuld for genvindingsvirksomheder og materialebehandlere, da den giver indsigt i både polymeridentifikation og Termisk stabilitetEt materiale er termisk stabilt, hvis det ikke nedbrydes under påvirkning af temperaturen. En måde at bestemme et stofs termiske stabilitet på er at bruge en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet i et enkelt eksperiment uden påvirkning fra prøveforberedelse eller forskellige målebetingelser.
Resumé
Den samtidige TGA-DSC-analyse giver en kompakt og informativ karakterisering af en genanvendt PE-PP-blanding. Softwaren » NETZSCH « Peak Separation forbedrer evalueringen ved at adskille overlappende smeltepeaks og muliggøre en mere specifik vurdering af de enkelte polymerers bidrag. Dette gør metoden særdeles velegnet til kvalitetskontrol, materialeidentifikation og procesrelevant karakterisering af genanvendte polyolefinblandinger.