Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT)
Οι μετρήσεις του χρόνου επαγωγής οξείδωσης (Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT) επιτρέπουν τον χαρακτηρισμό της μακροχρόνιας σταθερότητας υδρογονανθράκων, όπως έλαια, λίπη, αλλά και πλαστικών, όπως πολυολεφίνες, ιδίως πολυπροπυλένιο και πολυαιθυλένιο.
Για τον προσδιορισμό της οξειδωτικής σταθερότητας χρησιμοποιούνται τυποποιημένες μέθοδοι δοκιμών μέσω DSC (διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης). Οι δοκιμές αυτές μπορούν να διεξαχθούν εύκολα και παρέχουν αξιόπιστες πληροφορίες για τη σταθερότητα π.χ. μιας επικάλυψης πολυαιθυλενίου. Μπορεί να προβλεφθεί η θερμο-οξειδωτική απόδοση ενός υλικού και να επιτευχθεί η πρόληψη αστοχιών.
Οι δοκιμές Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT μέσω DSC είναι διεθνώς αναγνωρισμένες. Τα καθιερωμένα πρότυπα είναι π.χ. τα ASTM D3895-92, ASTM D6186, EN 728 και ISO 11357-6.
Τα συστήματα DSC για τον προσδιορισμό της Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT είναι το DSC 204 F1 Phoenix®, DSC 200 F3 Maia και DSC 404 F1 /F3 Pegasus®.
Μέθοδος
Τα δείγματα θερμαίνονται υπό προστατευτικό αέριο σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης τους. Σε σταθερή θερμοκρασία, η ατμόσφαιρα του δείγματος μετατρέπεται από αδρανή σε οξειδωτική. Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μέχρι να αρχίσει η εξώθερμη οξείδωση του δείγματος αναφέρεται ως Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT.
Συνθήκες μέτρησης OIT για όλα τα παρουσιαζόμενα παραδείγματα
- Υλικό χωνευτηρίου: αλουμίνιο, ανοιχτό
- Ατμόσφαιρα: Ο2 / N2
- Ρυθμός αερίου καθαρισμού: 50 ml/min
- Ισοθερμική θερμοκρασία: 210°C, 190°C
Δοκιμές OIT σε δείγματα PE-HD που διαφέρουν ως προς τον βαθμό
Διαπιστώθηκαν μόνο πολύ μεγάλες διαφορές small για τη συμπεριφορά τήξης (ενθαλπία τήξης και θερμοκρασία κορυφής) δύο δειγμάτων PE-HD που διέφεραν ως προς την ποιότητα (σχήμα 2α). Ωστόσο, παρατηρούνται σαφείς διαφορές μεταξύ των δύο δειγμάτων στην Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT. Το δείγμα Grade 1 είναι σταθερό 43 λεπτά πριν από την έναρξη της οξείδωσης (σχήμα 2β). Το δείγμα Grade 2 αποδίδει πολύ χαμηλότερη σταθερότητα- η Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT επιτυγχάνεται μετά από 23 λεπτά.
Αυτό το παράδειγμα δείχνει ήδη ότι μπορούν να ληφθούν λεπτομερέστερες πληροφορίες από τις καμπύλες DSC μόνο με τη μεταβολή του προγράμματος θερμοκρασίας.
PP T20 από διαφορετικούς παραγωγούς
Δύο δείγματα πολυπροπυλενίου υψηλής θερμοανθεκτικότητας από διαφορετικούς παραγωγούς διερευνήθηκαν ως προς την οξειδωτική τους σταθερότητα. Και πάλι, η συμπεριφορά τήξης των δύο υλικών είναι σχεδόν πανομοιότυπη. Μόνο οι δοκιμές Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT αποκαλύπτουν τη διαφορά. Η οξειδωτική σταθερότητα του δείγματος "Παραγωγός Α" προσδιορίζεται στα 15 λεπτά, ενώ το δεύτερο δείγμα "Παραγωγός Β" παρουσιάζει πολύ υψηλή σταθερότητα. Εδώ, η αποικοδόμηση αρχίζει μετά από 122 λεπτά (σχήμα 3).
Αποτελέσματα των δοκιμών OIT σε κοκκώδη PE, σωλήνα εξώθησης και σωλήνα που έχει παλαιωθεί
Τα υλικά PE-HD, PE-RT Τύπου 1 και PE-RT Τύπου 2 εξετάστηκαν, το καθένα σε μορφή κόκκου, σωλήνα εξώθησης και παλαιωμένου σωλήνα. Όλα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία αλλαγής θερμοκρασίας. Η συμπεριφορά τήξης και η συμπεριφορά σε οξειδωτική ατμόσφαιρα για τις σειρές δειγμάτων PE-HD και PE-RT Type 1 απεικονίζονται στα σχήματα 4a, 4b και 5a, 5b.
Επιπλέον, το σχήμα 5β δείχνει ότι περιστασιακά η Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OIT δεν μπορεί να αξιολογηθεί λόγω πολύ χαμηλής οξειδωτικής σταθερότητας. Όταν η ατμόσφαιρα αλλάζει από άζωτο σε οξυγόνο, το παλαιωμένο υλικό (μπλε καμπύλη) αρχίζει να υποβαθμίζεται με ασήμαντη χρονική καθυστέρηση. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ένα πρόγραμμα δυναμικής θερμοκρασίας είναι χρήσιμο για να δείξει τις διαφορές των προφανώς ίδιων υλικών.
Δυναμικό πρόγραμμα θερμοκρασίας για τον προσδιορισμό της οξειδωτικής σταθερότητας του κοκκοποιημένου PE, του εξωθημένου σωλήνακαι του παλαιωμένου σωλήνα
Εάν τα προς σύγκριση δείγματα είναι πολύ διαφορετικά όσον αφορά την αντοχή τους στο οξυγόνο, δεν είναι δυνατόν να γίνει σύγκριση σε πανομοιότυπη ισοθερμοκρασία. Στο σχήμα 6 παρουσιάζεται ένα εναλλακτικό πρόγραμμα θερμοκρασίας που εξασφαλίζει ότι τα δείγματα είναι πλήρως λιωμένα και επιτρέπει την αλλαγή της ατμόσφαιρας σε θερμοκρασία στην οποία το πιο αντιδραστικό δείγμα δεν αντιδρά αμέσως μετά την αλλαγή αερίου (βλέπε σχήμα 6).
Η συμπεριφορά τήξης και η συμπεριφορά οξείδωσης της σειράς δειγμάτων PE-RT τύπου 2 παρουσιάζονται στα σχήματα 7α και 7β. Η ισόθερμη θερμοκρασία δεν μπορεί να είναι selectχαμηλότερη από 180°C, δεδομένου ότι ένα συστατικό λιώνει στους 180°C περίπου. Μπορεί πλέον να γίνει σημαντική διάκριση μεταξύ των έντονα διαφορετικών συμπεριφορών οξείδωσης με τη χρήση ενός δυναμικού προγράμματος θερμοκρασίας
Ανάλυση αστοχίας εξαρτημάτων TPE μέσω δυναμικής OIT, η λεγόμενη OOT (Oxidative Onset Temperature)
Στο πρότυπο ASTM E2009-08, η θερμοκρασία έναρξης οξείδωσης περιγράφεται ως ένα σχετικό μέτρο του βαθμού οξειδωτικής σταθερότητας του υλικού που αξιολογείται σε δεδομένο ρυθμό θέρμανσης και οξειδωτικό περιβάλλον, για παράδειγμα οξυγόνο- όσο υψηλότερη είναι η τιμή Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OOT, τόσο πιο σταθερό είναι το υλικό.
Η Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OOT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκριτικούς σκοπούς- δεν είναι μια απόλυτη τεχνική μέτρησης όπως ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) σε σταθερή θερμοκρασία (ASTM E1858). Η παρουσία ή η αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών μπορεί να προσδιοριστεί με αυτή τη μέθοδο δοκιμής.
Οι μετρήσεις DSC πραγματοποιήθηκαν σε δύο μέρη TPE (κακό και καλό) με μάζα δείγματος περίπου 14 mg. Για τις μετρήσεις επιλέχθηκαν κλειστά χωνευτήρια αλουμινίου με διάτρητο καπάκι και ατμόσφαιρα N2. Ο ρυθμός θέρμανσης ανήλθε σε 10 K/min (σχήμα 8). Στους 210°C, η ατμόσφαιρα μετατράπηκε σε οξυγόνο και ο ρυθμός θέρμανσης μειώθηκε σε 5 K/min (σχήμα 9).
Κατά την1η θέρμανση, το καλό (μπλε καμπύλη) και το κακό δείγμα (πράσινη καμπύλη) παρουσιάζουν την ίδια θερμική συμπεριφορά. Οι θερμοκρασίες υαλώδους μετάβασης και κορυφής, αλλά και η ενθαλπία τήξης είναι σχεδόν ταυτόσημες (σχήμα 8). Ωστόσο, μετά την αλλαγή της ατμόσφαιρας, αλλά εξακολουθώντας να αυξάνεται η θερμοκρασία, οι καμπύλες DSC παρουσιάζουν διαφορές, οι οποίες φαίνονται σε μια αποκλίνουσα συμπεριφορά οξείδωσης των δύο δειγμάτων (σχήμα 9). Η θερμοκρασία έναρξης της οξείδωσης (Χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) και θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT)Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (ισοθερμοκρασιακός OIT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση. Η θερμοκρασία οξειδωτικής επαγωγής (δυναμική OIT) ή η θερμοκρασία οξειδωτικής έναρξης (OOT) είναι ένα σχετικό μέτρο της αντίστασης ενός (σταθεροποιημένου) υλικού στην οξειδωτική αποσύνθεση.OOT) του φτωχού δείγματος (πράσινη καμπύλη) προσδιορίζεται στους 229 °C, ενώ αυτή του καλού μέρους εμφανίζεται μόνο πάνω από τους 241 °C.
Επίδραση των χωνευτηρίων στο χρόνο οξειδωτικής επαγωγής
Ο χρόνος οξειδωτικής επαγωγής (OIT) μπορεί να προσδιοριστεί σε τυποποιημένα χωνευτήρια αλουμινίου ή ανοιχτού χαλκού σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D3895.
Αυτό το διάγραμμα αντιπροσωπεύει μια μέτρηση OIT σε HDPE που πραγματοποιήθηκε σε ανοιχτό χωνευτήρι χαλκού (κόκκινο) και αλουμινίου (μαύρο), αντίστοιχα (σχήμα 10). Φαίνεται καθαρά ότι υπό ισοθερμοκρασιακές συνθήκες, η οξείδωση του HDPE αρχίζει περίπου 23 λεπτά νωρίτερα στο χωνευτήρι χαλκού από ό,τι στο χωνευτήρι Al.
Εκτός από τα χάλκινα χωνευτήρια, διατίθενται και χωνευτήρια αλουμινίου των οποίων ο πυθμένας μπορεί να διαμορφωθεί με το σετ εργαλείων σφράγισης της πρέσας σφράγισης (εικόνα 11). Αυτά τα χωνευτήρια είναι ειδικά σχεδιασμένα για τον προσδιορισμό της OIT λιπαντικών και γράσων σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D5483-5.
