03.08.2020 by Milena Riedl
TGA-FT-IR - din løsning til at identificere en polymerblanding og dens sammensætning
Polymerblandinger giver betydelige fordele i løbet af deres levetid. Men de gør det vanskeligt at genanvende dem, når de er udtjente. Et af de mest grundlæggende problemer er at identificere materialet som en blanding samt dets sammensætning for at sikre, at det sorteres korrekt og kan genbruges, hvis det er muligt. Læs, hvordan TGA og FT-IR hjælper med identifikationen, og deltag i vores webinarserie om TG-FT-IR!
Polymerblandinger er en kombination af to eller flere polymerer. De kombineres for at skabe et nyt materiale med forbedrede fysiske egenskaber i forhold til de individuelle råmaterialer.
Mens blandinger giver betydelige fordele i løbet af deres levetid, gør de genbrug i slutningen af levetiden vanskelig. Et af de mest grundlæggende problemer er at identificere materialet som en blanding samt dets sammensætning for at sikre, at det sorteres korrekt og kan genbruges, hvis det er muligt.
Identifikation med TGA og FT-IR-spektrometeret fra Bruker Optics
Identifikationen af komponenterne i en blanding kan ske ved at kombinere TGA og FT-IR. På den ene side giver massetabstrinnene information om polymermængden. Pyrolysegasserne, der registreres af FT-IR, fungerer som polymerens fingeraftryk og hjælper med identifikationen på den anden side.
Forskellige blandinger blev undersøgt med NETZSCH PERSEUS® TG 209 F1 Libra®.
Eksempel 1: Kvantitativ analyse af forskellige polymerkomponenter
Figur 1 viser de opnåede TGA-FT-IR-data for POM/PTFE-blandingen. To massetabstrin på 92,6 % og 1,3 % blev registreret med toppe i DTG-kurven ved 366 °C og 582 °C. Gram Schmidt-signalet, der viser de overordnede IR-forandringer, opfører sig som et spejlbillede af DTG. Maxima blev observeret i det samme temperaturområde.
For at identificere de udviklede gasser udtrækkes de enkelte spektre og sammenlignes med NETZSCH FT-IR Database of Polymers, som består af pyrolysespektre af almindelige polymerer. 2D-spektret under det første massetabstrin var i god overensstemmelse med pyrolysegasserne fra POM (grøn). Nedbrydningsprodukter fra PTFE (orange) blev fundet under det andet massetabstrin, jf. figur 2. Ud fra analysen kan det konkluderes, at den undersøgte blanding hovedsageligt bestod af POM (92,6 %) med en mindre mængde PTFE (1,3 %).
Eksempel 2: Detektion mellem komponenter med FT-IR
Den anden eksemplariske blanding, der blev undersøgt, var en blanding af PA6 og ABS. Figur 3 viser TGA-kurven med et massetab på 98 % af Gram Schmidt-kurven med en top ved 462 °C. Ud fra disse kurver kunne det ikke ses, at den undersøgte prøve består af mere end ét materiale. Kun analyse af udviklede gasser kan give mere indsigt. 2D-spektret blev ekstraheret ved 456 °C (rød) og sammenlignet med NETZSCH FT-IR Database of Polymers, se figur 5. Denne sammenligning viser tydeligt, at det målte spektrum er en blanding af mere end én polymer. PA6 blev fundet med den højeste lighed. Efter subtraktion af spektret blev ABS fundet som den anden forbindelse i denne blanding. De røde cirkler viser unikke vibrationsbånd for PA6 i det målte spektrum, mens de blå cirkler markerer karakteristiske bånd for ABS.
Kraftfuld løsning til at identificere komponenter i polymerblandinger
Koblingen af TGA og FT-IR er et meget velegnet værktøj til at identificere polymerblandinger. TGA-kurver muliggør kvantificering af polymerindholdet, mens identifikation af polymererne sker via pyrolysegasserne sammenlignet med gasfasebiblioteket NETZSCH FT-IR Database of Polymers. Det er en god løsning, når der er brug for kvantificerbare resultater, eller når polymeren er sort, hvilket kan gøre FT-IR-analyse via ATR vanskelig.
Lær mere om TGA-FT-IR og NETZSCH FT-IR Database of Polymers i vores kommende webinarserie med Bruker Optics!
Der findes mange effektive analysemetoder, som hjælper med materialeudvikling, procesoptimering og vurdering af dine produkters levetid. Men kun få kan kombineres for at give dig endnu mere værdifuld information. Et af de mest kendte eksempler inden for materialevidenskab er kombinationen af termogravimetri (TGA) og Fourier-Transform Infrarød (FT-IR) spektroskopi.
Bruker Optics og NETZSCH er værter for en webinarserie i august for at vise dig flere stærke eksempler på, hvorfor TGA-FT-IR er din løsning til at analysere materialesammensætningen af produkter eller svigt af komponenter i løbet af deres levetid.
Den 6. august 2020 vil Dr. Ekkehard Füglein fra NETZSCH fokusere på analyse af materialesammensætning ved hjælp af TGA og TG-FT-IR.
Den 13. august 2020 vil Dr. Sergey Shilov fra Bruker Optics fokusere på fejlanalyse med TG-FT-IR.