| Published: 

Ταυτοποίηση μιγμάτων πολυμερών (PE/PP) μέσω Identify

Εισαγωγή

Η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δικών μας μετρήσεων με αποτελέσματα γνωστά από τη βιβλιογραφία αποτελούσε ανέκαθεν σημαντικό μέρος της επιστημονικής εργασίας των αναλυτών- γι' αυτό και οι συγκρίσεις αυτές εφαρμόζονταν φυσικά και στη θερμική ανάλυση - πολύ πριν από την αυξημένη χρήση των υπολογιστών και την ύπαρξη ηλεκτρονικών βάσεων δεδομένων. Στη δεκαετία του 1970, ο G. Liptay και οι συνεργάτες του, μεταξύ των οποίων και η Judit Simon, δημιούργησαν τον πεντάτομο "Atlas of Thermoanalytical Curves" (εικόνα 1), στον οποίο εξετάστηκαν περισσότερα από 400 ανόργανα και οργανικά στερεά και δημοσιεύθηκαν τα αποτελέσματα μαζί με τις συνθήκες μέτρησης και μια σύντομη ερμηνεία [1].

1) G. Liptay, "Atlas of Thermoanalytical Curves

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι H. Möhler κ.ά. [2] δημοσίευσαν αρκετούς τόμους ως συλλογή αποτελεσμάτων μετρήσεων με διάφορες θερμοαναλυτικές μεθόδους για τον χαρακτηρισμό πολυμερών (σχήμα 2).

2) H. Möhler et. al., "NETZSCH Annuals for Polymer Characterization"

Το 1996, ο R. Schönherr παρουσίασε έναν άτλαντα (σχήμα 3) που περιλαμβάνει αποτελέσματα θερμοβαρυμετρίας και φασματοσκοπίας υπερύθρου για 20 κοινά ελαστομερή [3].

3) R. Schönherr, "TGA-FT-IR-Atlas - Ελαστομερή"

Εκτός από τον ποσοτικό προσδιορισμό των αερίων που αναπτύσσονται, ο συνδυασμός των μεθόδων της θερμοβαρυμετρίας και της φασματοσκοπίας υπερύθρου επιτρέπει την ταυτοποίησή τους λόγω των ταυτόχρονα καταγραφόμενων φασμάτων αερίων. Μέσω της κοινής χρονικής βάσης, τα επιμέρους φάσματα από το φασματόμετρο υπερύθρου μπορούν να συσχετιστούν με τα αντίστοιχα θερμοβαρυμετρικά βήματα απώλειας μάζας για κάθε δεδομένη χρονική στιγμή. Όπως ένα δακτυλικό αποτύπωμα, η ενδεικτική σύγκριση μπορεί να δώσει πληροφορίες για τις ουσίες που απελευθερώθηκαν, ακόμη και αν οι μεμονωμένες ζώνες απορρόφησης δεν μπορούν να συσχετιστούν με την αντίστοιχη ομάδα χημικής λειτουργικότητας.

Αυτοί οι κατάλογοι εκτυπωμένων συλλογών αποτελεσμάτων - οι οποίοι ασφαλώς δεν είναι εξαντλητικοί - έχουν εξυπηρετήσει καλά πολλούς αναλυτές στο παρελθόν. Όλοι, ωστόσο, έχουν το σημαντικό μειονέκτημα ότι δεν επιτρέπουν την άμεση σύγκριση των δεδομένων με βάση το λογισμικό. Για φασματοσκοπικές μεθόδους όπως η FT-IR ή η φασματομετρία μάζας (MS), τέτοιες συγκρίσεις αποτελεσμάτων αποτελούν εδώ και καιρό μέρος των κοινών ρουτινών αξιολόγησης εντός του λογισμικού. Στον τομέα της θερμικής ανάλυσης, ωστόσο, τέτοιες συγκρίσεις βιβλιοθήκης λείπουν μέχρι σήμερα.

Αυτό το κενό μπορεί τώρα να καλυφθεί με την τελευταία εξέλιξη του λογισμικού NETZSCH Proteus® . Τα συγκριτικά θερμοαναλυτικά δεδομένα που έχουν καταγραφεί υπό πανομοιότυπες συνθήκες μέτρησης επιτρέπουν τώρα - για πρώτη φορά στη θερμική ανάλυση - την ταυτοποίηση πολυμερών με βάση το λογισμικό, με βάση την άμεση σύγκριση καμπυλών και τις προσδιορισμένες χαρακτηριστικές θερμοκρασίες υαλώδους μετάβασης ή τήξης [4][5].

Υλικά και μέθοδοι

Οι μετρήσεις TGA-FT-IR σε οξικό αιθυλενοβινυλικό εστέρα (EVA) πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση συσκευής NETZSCH Perseus TG 209 Libra® F1 . Το δείγμα (8,750 mg) μεταφέρθηκε σε χωνευτήρι οξειδίου του αλουμινίου και θερμάνθηκε με ρυθμό 10 K/min στους 600°C. Χρησιμοποιήθηκε άζωτο (5,0) ως φέρον αέριο με ρυθμό ροής 40 ml/min. Η κυψελίδα ανίχνευσης αερίου στο εσωτερικό του φασματομέτρου FT-IR θερμάνθηκε στους 200°C και το λογισμικό συλλογής δεδομένων του FT-IR κατέγραφε ένα φάσμα κάθε 20 δευτερόλεπτα. Η ταυτοποίηση των εξελιγμένων αερίων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της βάσης δεδομένων NIST-EPA σε συνδυασμό με το λογισμικό OPUS της Bruker Optics.

Η συμπεριφορά τήξης των πολυμερών δειγμάτων μελετήθηκε με τη χρήση του NETZSCH DSC 214 Polyma. Για τη θέρμανση, την ψύξη και την αναθέρμανση των μιγμάτων των δειγμάτων με ρυθμό 10 K/min χρησιμοποιήθηκαν δοχεία αλουμινίου (NETZSCH Concavus® ) με διάτρητα καπάκια. Τα δύο τμήματα θέρμανσης εκτελέστηκαν το καθένα στους 200 °C, που είναι πάνω από την τήξη και των δύο δειγμάτων, PE και PP. Η δεύτερη θέρμανση για κάθε μείγμα χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της ενθαλπίας τήξης. Κάθε χωνευτήρι στη σειρά μιγμάτων πολυαιθυλενίου και πολυπροπυλενίου χαμηλής πυκνότητας παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι από κάθε δείγμα στις κατάλληλες αναλογίες ώστε να επιτευχθεί συνολική μάζα 10,05 mg (± 0,10). Κάθε δείγμα κάθε μείγματος μετρήθηκε με τέσσερις επαναλαμβανόμενες μετρήσεις. Ως εκ τούτου, τα σύμβολα που δίνονται στο σχήμα 8 αντιπροσωπεύουν τις μέσες τιμές πέντε μετρήσεων.

Αποτελέσματα και συζήτηση

Ταυτόχρονα με τις εργασίες του R. Schönherr, η Bruker Optics (Ettlingen) και η NETZSCH-Gerätebau (Selb) προσέφεραν μια εμπορική λύση για το όργανο σύζευξης TG-FT-IR που περιέγραψε. Αυτό επέτρεψε τότε τη συνεχή επικοινωνία μεταξύ των δύο συστημάτων συλλογής δεδομένων, όπου τα μεμονωμένα δεδομένα μέτρησης μπορούσαν να μεταφερθούν στο λογισμικό μέτρησης για το άλλο όργανο και να αξιολογηθούν επίσης εκεί. Χάρη σε αυτή την επικοινωνία λογισμικού, το πρόγραμμα θερμοκρασίας του θερμοζυγίου χρησίμευε πλέον ως κοινή βάση δεδομένων. Αυτό απέφερε σημαντικό όφελος στον χρήστη: Δεν ήταν πλέον απαραίτητο να γίνεται μια χρονοβόρα μετατροπή του σημείου απελευθέρωσης των αερίων στο θερμοζυγό και να συσχετίζεται με το χρονικό σημείο που ανιχνεύθηκαν τα αντίστοιχα φάσματα IR. Και τα δύο σύνολα δεδομένων μπορούν να παρουσιαστούν και να αξιολογηθούν σε κλίμακα θερμοκρασίας. Ως παράδειγμα, στο σχήμα 4 παρουσιάζονται τα επιμέρους βήματα για την αξιολόγηση των μετρούμενων δεδομένων για την πυρόλυση του οξικού αιθυλενίου-βινυλίου (EVA) και για την ταυτοποίηση των αερίων που απελευθερώνονται. Το σήμα που είναι γνωστό ως ίχνος Gram-Schmidt μεταφέρεται στο λογισμικό θερμοβαρυμετρίας από το λογισμικό του φασματομέτρου, αντικατοπτρίζοντας τις αλλαγές στις συνολικές εντάσεις απορρόφησης (πάνω αριστερό τεταρτημόριο στο σχήμα 4). Στο επάνω δεξί τεταρτημόριο του σχήματος 4 απεικονίζεται μια τρισδιάστατη παρουσίαση όλων των φασμάτων IR σε κλίμακα θερμοκρασίας. Η αντίστοιχη καμπύλη απώλειας μάζας τοποθετείται στην πίσω επιφάνεια του κύβου. Για τον χαρακτηρισμό των ουσιών που απελευθερώνονται, εξάγονται μεμονωμένα φάσματα από αυτή την τρισδιάστατη παρουσίαση και συγκρίνονται με φάσματα αναφοράς από βιβλιοθήκες αέριας φάσης.

Το αποτέλεσμα της σύγκρισης της βιβλιοθήκης του φάσματος IR που ανιχνεύθηκε στους 355°C παρουσιάζεται κάτω αριστερά στην εικόνα 4. Το μετρούμενο φάσμα (κόκκινο) βρίσκεται σε αρκετά καλή συμφωνία με τις ζώνες απορρόφησης για το οξικό οξύ. Ολοκληρώνοντας τη χαρακτηριστική περιοχή απορρόφησης για το οξικό οξύ από 1700 έως 1850 cm-1 - δηλαδή τεμαχίζοντας την τρισδιάστατη παρουσίαση παράλληλα με τον άξονα της θερμοκρασίας - προκύπτει η εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία πορεία αυτών των εντάσεων απορρόφησης. Κατευθύνοντας αυτό το ίχνος πίσω στο λογισμικό θερμοβαρυμετρίας (σχήμα 4, κάτω δεξιά), μπορεί να επιβεβαιωθεί ότι το βήμα απώλειας μάζας στους 350 °C (DTG) οφείλεται αποκλειστικά στην απελευθέρωση οξικού οξέος (διακεκομμένη κόκκινη καμπύλη), ενώ στο δεύτερο βήμα απώλειας μάζας στους 468 °C σχηματίζονται αέρια, όπως θα αναμενόταν για την αποικοδόμηση μη διακλαδισμένων αλυσίδων υδρογονανθράκων (διακεκομμένη ιώδης καμπύλη). Αυτό επιβεβαιώθηκε με τη βοήθεια ενός φάσματος αναφοράς για πολυαιθυλένιο (PE) από μια βάση δεδομένων που δημιουργήθηκε από τον ίδιο (δεν παρουσιάζεται εδώ). Οι μέγιστες εντάσεις απορρόφησης για αυτό βρίσκονται στην περιοχή από 2800 έως 3100 cm-1. Τα δύο στάδια απώλειας μάζας αθροίζουν στο 100%- επομένως, ολόκληρο το δείγμα πολυμερούς υποβλήθηκε σε πυρόλυση χωρίς υπολείμματα.

4) Πυρόλυση του οξικού βινυλίου εχτυλίνης (EVA): πάνω αριστερά: Πάνω δεξιά: τρισδιάστατη παρουσίαση όλων των φασμάτων IR σε κλίμακα θερμοκρασίας με την πρόσθετη καμπύλη TGA- κάτω αριστερά: σύγκριση του μεμονωμένου φάσματος (κόκκινο) που μετρήθηκε στους 355°C με το φάσμα της βιβλιοθήκης του ακετιτικού οξέος (μπλε)- κάτω δεξιά: Αποτελέσματα TGA-DTG-GS με τα ίχνη για την περιοχή απορρόφησης 1700 - 1850 cm-1 (οξικό οξύ) και την περιοχή απορρόφησης 2800-3100 cm-1 (αλυσίδα υδρογονανθράκων)

Αυτό το παράδειγμα δείχνει πώς μπορεί να πραγματοποιηθεί μια πλήρης θερμοβαρυμετρική ανάλυση σε συνδυασμό με φασματοσκοπική ταυτοποίηση των αερίων που απελευθερώνονται. Τα αέρια προϊόντα που απελευθερώνονται από το δείγμα και στα δύο στάδια απώλειας μάζας μπορούν να συσχετιστούν με ένα συστατικό- η εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία πορεία της έντασης αυτών των συστατικών (το ίχνος) αποδεικνύει ότι δεν υπάρχει επικάλυψη ή ανάμιξη και, επομένως, κάθε στάδιο απώλειας μάζας μπορεί να συσχετιστεί αποκλειστικά με το ταυτοποιημένο είδος. Τα αέρια που απελευθερώνονται μπορούν έτσι να ποσοτικοποιηθούν με τη βοήθεια του θερμοζυγίου και να ταυτοποιηθούν με τη βοήθεια της φασματοσκοπίας υπερύθρου.

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, τέτοιου είδους συγκρίσεις των δικών μας αποτελεσμάτων με τα φάσματα αναφοράς σε βάσεις δεδομένων ή βιβλιοθήκες φασμάτων είναι συνήθης πρακτική εδώ και πολλά χρόνια σε πολλούς αναλυτικούς τομείς. Το παράδειγμα που συζητήθηκε παραπάνω έδειξε ξεκάθαρα πόσο χρήσιμες και στοχευμένες μπορούν να είναι τέτοιες συγκρίσεις λογισμικού. Ωστόσο, αυτές περιορίζονταν στο παραπάνω παράδειγμα στο φασματοσκοπικό τμήμα της αξιολόγησης- ανάλογες συγκρίσεις βάσεων δεδομένων για τις μεθόδους θερμικής ανάλυσης δεν υπήρχαν ακόμη. Υπήρχαν διάφοροι λόγοι γι' αυτό. Ενώ, για παράδειγμα, στη φασματοσκοπία υπερύθρου οι κυματαριθμοί μιας ζώνης απορρόφησης είναι χαρακτηριστικοί για έναν ορισμένο τύπο δεσμού, το αντίστοιχο μήκος του δεσμού και το χημικό περιβάλλον τους, τα αποτελέσματα μιας θερμοαναλυτικής μέτρησης επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από την προετοιμασία του δείγματος, την ποσότητα του δείγματος, το υλικό του χωνευτηρίου, τον ρυθμό θέρμανσης και την ατμόσφαιρα του αερίου καθαρισμού.

Η θερμική ανάλυση περιλαμβάνει μια ποικιλία τυποποιημένων τεχνικών και μεθόδων μέτρησης. Μια γνωστή εισαγωγή στις μεθόδους θερμικής ανάλυσης μπορεί να βρεθεί στους W.F. Hemminger και H.K. Cammenga [6]. Οι συστάσεις σχετικά με τη χρήση και τον ορισμό των επιμέρους μεθόδων συνοψίζονται στο DIN 51005 [7]. Η πιο διαδεδομένη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) και θα εξεταστεί προσεκτικότερα με σκοπό τη σύγκριση βάσεων δεδομένων. Για τη λειτουργική λειτουργία και τη ρύθμιση ανατρέξτε στην αντίστοιχη βιβλιογραφία [6][8]- μια συλλογή πολυάριθμων οδηγιών μέτρησης βρίσκεται στο DIN EN ISO 11357 [9].

Η ανάλυση πολυμερών είναι πιθανώς ο τομέας εφαρμογής στον οποίο συναντάται συχνότερα η μέθοδος DSC. Η πιστοποίηση των παρτίδων υλικών, ο έλεγχος της παραγωγής με βάση τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς τήξης και κρυστάλλωσης, του βαθμού κρυσταλλικότητας, της συμπεριφοράς οξείδωσης, η ανίχνευση προσμίξεων ή ξένων προσμίξεων και η ανάπτυξη νέων συνθέσεων υλικών είναι μόνο μερικά από τα θέματα στις εφαρμογές πολυμερών στα οποία μπορεί να εφαρμοστεί η θερμική ανάλυση. Ειδικά για την ανίχνευση ξένων υλικών ή για τον έλεγχο μιγμάτων με στοχευμένες προδιαγραφές κατασκευής, η δυνατότητα διενέργειας συγκρίσεων με βάσεις δεδομένων που έχουν δημιουργηθεί ειδικά για το σκοπό αυτό θα ήταν πολύ χρήσιμη.

Μια νέα βάση δεδομένων, η Identify - μέρος του λογισμικού αξιολόγησης NETZSCH Proteus® - θα παρουσιαστεί εδώ μέσω δύο παραδειγμάτων από τον τομέα της ανάλυσης πολυμερών. Μια συλλογή σημαντικών θερμοαναλυτικών δεδομένων, όπως η θερμοκρασία τήξης, η ειδική θερμοχωρητικότητα, ο συντελεστής θερμικής διαστολής, η πυκνότητα, η θερμική αγωγιμότητα και ορισμένα άλλα, είναι ήδη διαθέσιμη για 66 από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα θερμοπλαστικά υλικά, με τη μορφή αφισών [10], ως βιβλίο [11] αλλά και ως εφαρμογές για smartphones [12]. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων DSC για αυτά τα πολυμερή δείγματα αποτελούν, μεταξύ άλλων, τη βάση για τη βάση δεδομένων Identify.

Τα αποτελέσματα μιας μέτρησης DSC σε δείγμα πολυπροπυλενίου (PP) απεικονίζονται στο σχήμα 5. Εδώ, 10,125 mg ενός κόκκου PP εισήχθησαν σε ένα διάτρητο χωνευτήρι αλουμινίου και μετρήθηκαν στο DSC 214 Polyma σε δύο κύκλους υπό ατμόσφαιρα αζώτου με 10 K/min από τους 25°C στους 200°C έκαστος. Απεικονίζεται το δεύτερο τμήμα θέρμανσης, στο οποίο αξιολογήθηκε η περιοχή της κορυφής μαζί με τη θερμοκρασία της κορυφής (165,5°C). Αποδίδει την ενθαλπία τήξης των κρυσταλλικών τμημάτων του ημικρυσταλλικού δείγματος σε 102,0 J/g. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα των μετρήσεων, τα διαθέσιμα αποτελέσματα χαρακτηρίστηκαν σε σύγκριση με τη βάση δεδομένων Identify και παρουσιάστηκαν ως προς την ομοιότητά τους. Το αποτέλεσμα αυτής της σύγκρισης παρουσιάζεται στο σχήμα 6. Η μετρούμενη καμπύλη (λευκή με μπλε διαγραμμισμένη περιοχή) συγκρίνεται οπτικά με τα δεδομένα μέτρησης που είναι διαθέσιμα στη βάση δεδομένων. Η καμπύλη με χρώμα ματζέντα αντιστοιχεί στην εγγραφή της βάσης δεδομένων με την αμέσως μεγαλύτερη ομοιότητα με τη μετρούμενη καμπύλη.

5) Αποτελέσματα DSC σε πολυπροπυλένιο (PP)

Οι πιο παρόμοιες μετρήσεις χαρακτηρίζονται επιπλέον σε έναν κατάλογο (εικόνα 6, πάνω αριστερά). Όπως φαίνεται, το μετρούμενο δείγμα έχει ομοιότητα άνω του 99% με τα σύνολα δεδομένων δύο αποθηκευμένων μετρήσεων σε πολυπροπυλένιο. Τα επόμενα στοιχεία σε αυτόν τον κατάλογο περιλαμβάνουν περαιτέρω πολυμερή όπως το πολυοξυμεθυλένιο (POM) και το φθοριούχο πολυβινυλίδιο (PVDF), που παρουσιάζουν ομοιότητες 88% και 84% αντίστοιχα. Οι ομοιότητες διαβαθμίζονται κυρίως με βάση τις τιμές που προσδιορίζονται. Για παράδειγμα, οι μέγιστες θερμοκρασίες 168,2 °C για το POM και 172,0 °C για το PVDF είναι οι τιμές μέτρησης που αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων, γεγονός που αντικατοπτρίζει την τάση των προαναφερθέντων ομοιοτήτων σε σύγκριση με τα δείγματα πολυπροπυλενίου (165,5 °C) που μετρήθηκαν εδώ. Μαζί με τη θερμοκρασία κορυφής, επίσης οι περιοχές κορυφής (ενθαλπία), η προεκτεταμένη έναρξη, η προεκτεταμένη λήξη, το σχήμα της κορυφής, η ύπαρξη υαλώδους μετάβασης και το ύψος της βαθμίδας της συμβάλλουν στη διαβάθμιση αυτής της σύγκρισης ομοιότητας. Επιπλέον, μπορούν να πραγματοποιηθούν πέντε διαφορετικές σταθμίσεις των δεδομένων μέτρησης που χρησιμοποιούνται στη σύγκριση.

6) Σύγκριση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων DSC με τη βάση δεδομένων Identify

Στο παραπάνω παράδειγμα, αποδείχθηκε ότι το δείγμα πολυπροπυλενίου που μετρήθηκε μπορούσε να ταυτοποιηθεί ως τέτοιο σε σύγκριση με τη βάση δεδομένων Identify. Στο ακόλουθο παράδειγμα, θα αποδειχθεί ότι η σύγκριση της βάσης δεδομένων μπορεί να εφαρμοστεί όχι μόνο σε μονοφασικά δείγματα αλλά και σε μείγματα δειγμάτων. Για τους σκοπούς αυτούς, βέβαια, πρέπει να εισαχθούν στη βάση δεδομένων οι θερμοαναλυτικές επιδράσεις στα μετρούμενα δεδομένα για διάφορα μείγματα. Για τον προσδιορισμό μιας "άγνωστης" αναλογίας μίγματος πολυαιθυλενίου (PE) και πολυπροπυλενίου (PP) μέσω μιας τέτοιας σύγκρισης βάσεων δεδομένων, παρήχθησαν επομένως έντεκα μίγματα σε βήματα διαβάθμισης 10% (100:0, 90:10, 80:20 κ.λπ.).

Στο Σχήμα 7 απεικονίζονται τα αποτελέσματα μιας μέτρησης DSC στο μίγμα PE80:PP20. Η ενθαλπία τήξης στην περιοχή θερμοκρασιών γύρω στους 110°C αντιπροσωπεύει το τμήμα πολυαιθυλενίου και η περιοχή κορυφής στην περιοχή θερμοκρασιών γύρω στους 160°C αντιπροσωπεύει το τμήμα πολυπροπυλενίου. Αντίστοιχα με τη μεταβολή της αναλογίας του μίγματος, αναμένεται ότι η ενθαλπία τήξης στην περιοχή γύρω από τους 160°C αυξάνεται καθώς αυξάνεται το τμήμα πολυπροπυλενίου και ότι η ενθαλπία τήξης του πολυαιθυλενίου στην περιοχή γύρω από τους 110°C μειώνεται αναλογικά. Η αντίστοιχη συσχέτιση της αναλογίας μίγματος και της ενθαλπίας τήξης συνοψίζεται γραφικά στο σχήμα 8. Τα σύμβολα αντιπροσωπεύουν το καθένα μια μέση τιμή πέντε μετρήσεων.

7) Αποτελέσματα DSC της συμπεριφοράς τήξης ενός μίγματος πολυαιθυλενίου-πολυπροπυλενίου σε αναλογία 80:20

Οι θερμοαναλυτικές αξιολογήσεις για όλες τις αναλογίες μίγματος πραγματοποιήθηκαν σε διαστήματα διαβάθμισης 10% και τα αποτελέσματα αποθηκεύτηκαν στη βάση δεδομένων Identify. Για δύο "άγνωστες" αναλογίες μίγματος PE-PP 15:85 και 75:25 (σημειωμένες ως πράσινα τρίγωνα στο σχήμα 8), ισχύει επίσης η σχέση που συζητήθηκε παραπάνω όσον αφορά την ενθαλπία τήξης.

Επομένως, η σύγκριση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων των δειγμάτων με αναλογίες 15:85 και 75:25 στη βάση δεδομένων θα πρέπει να δώσει τις αμέσως επόμενες δύο αναλογίες μίγματος 10:90 και 20:80 ή 70:30 και 80:20 με τις υψηλότερες τιμές ομοιότητας.

8) Συσχέτιση της ενθαλπίας τήξης με την αναλογία μίγματος PE:PP ("άγνωστες" αναλογίες μίγματος σημειωμένες με τριγωνικά σύμβολα σε 15:85 και 72:25)

Στην εικόνα 9, επιβεβαιώθηκε ακριβώς αυτή η προσδοκία, αποδεικνύοντας έτσι ότι η βάση δεδομένων Identify μπορεί να αναγνωρίσει και να χαρακτηρίσει όχι μόνο μεμονωμένες ουσίες αλλά και μείγματα δειγμάτων, όπως τα δύο ημικρυσταλλικά δείγματα, το πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας και το πολυπροπυλένιο.

9) Αποτελέσματα της σύγκρισης της βάσης δεδομένων για την ταυτοποίηση δύο δειγμάτων PE-PP με "άγνωστες" αναλογίες μίγματος

Συμπέρασμα

Υπήρχε από καιρό η απαίτηση για μια ηλεκτρονική βάση δεδομένων ικανή να συγκρίνει τα μετρούμενα θερμοαναλυτικά δεδομένα με δεδομένα ή τιμές βιβλιοθήκης. Αλλά δεν υπήρχαν ποτέ μέχρι τώρα άλλες επιλογές εκτός από τις έντυπες συλλογές θερμοαναλυτικών αποτελεσμάτων.

Η παρούσα εργασία παρουσίασε το Identify, το πρώτο θερμοαναλυτικό λογισμικό που προσφέρει διαδικτυακή σύγκριση των μετρούμενων δεδομένων DSC με βιβλιογραφικές τιμές ή δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε μια βιβλιοθήκη.

Για να καταδειχθεί η υψηλή απόδοσή τους, δημιουργήθηκε μια σειρά από μίγματα πολυμερών και μετρήθηκαν με τη χρήση θερμιδόμετρου διαφορικής σάρωσης (DSC). Οι εκτιμώμενες τιμές της ενθαλπίας τήξης χρησιμοποιήθηκαν ως κριτήρια ταυτοποίησης και ποσοτικοποίησης. Διαπιστώθηκε γραμμική συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε πολυμερές στο εσωτερικό των μειγμάτων και της ενθαλπίας τήξης. Με βάση αυτήν, το Identify μπόρεσε να αναγνωρίσει τις επόμενες πλησιέστερες αναλογίες μιγμάτων από τη βάση δεδομένων με τις υψηλότερες τιμές ομοιότητας. Αποδείχθηκε έτσι ότι το Identify δεν είναι μόνο ικανό να αναγνωρίζει άγνωστα δείγματα μέσω σύγκρισης βιβλιοθήκης, αλλά μπορεί επίσης να αναγνωρίζει την αναλογία των μειγμάτων.

Literature

  1. [1]
    "Atlas of Thermoanalytical Curves" (TG-, DTG-, DTA-Curves)μετρούνται ταυτόχρονα), Επιμέλεια: G. Liptay, Akadémiai Kiadó,Βουδαπέστη, 1976
  2. [2]
    (α) "DSC on Polymeric Materials", E. Kaisersberger, H. Möhler,NETZSCH Annual for Science and Industry, Volume 1, ©NETZSCH-GerätebauGmbH, D-8672 Selb, 1991
    (β) "TA for Polymer Engineering", E. Kaisersberger, S. Knappe, H. Möhler, NETZSCH Annual for Science and Industry, Volume 2, ©NETZSCH-Gerätebau GmbH, D-8672 Selb, 1993
    (γ) "TA for Polymer Engineering", E. Kaisersberger, S. Knappe, H. Möhler, S. Rahner, NETZSCH Annual for Science and Industry, Volume3, ©NETZSCH-Gerätebau GmbH, D-8672 Selb, 1994
  3. [3]
    "TGA-FTIR Atlas Elastomere", R. Schönherr, Verlag W.K. Schönherr,D-Burgdorf, 1996
  4. [4]
    (α) A. Schindler, "Automatic Evaluation and Identification ofDSC Curves", Plastics Engineering, 2014http://www.plasticsengineering.org/ProductFocus/productfocus.aspx?ItemNumber=20498
    (β) A. Schindler, NETZSCH Application Note 059, "Analysis of 200
    Άγνωστων καμπυλών DSC μέσω της ταυτοποίησης με χρήση του πολυμερούς τουLibraries", 2014
    (γ) A. Schindler, C. Strasser, Application Note 060, "Stability of
    Αποτελεσμάτων αναζήτησης στη βάση δεδομένων Identify σε σχέση με τη μάζα του δείγματος και τηνHeating Rate", 2014
    (δ) A. Schindler, NETZSCH Application Note 061, "The Identify
    Database as an Archive for NETZSCH and User Data", 2014
  5. [5]
    Fueglein E, Kaisersberger E. "Σχετικά με την ανάπτυξη βάσεων δεδομένωνστη θερμική ανάλυση" J. Therm. Anal. Calorim. DOI: 10.1007/s10973-014-4381-3
  6. [6]
    W.F. Hemminger και H.K. Cammenga, "Methoden der ThermischenAnalyse", Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1989
  7. [7]
    Deutsches Institut für Normung, DIN 51005, "Thermische Analyse(TA) - Begriffe"
  8. [8]
    E. Füglein και A. Léon, στο "Hydrogen Technology - Mobile andPortable Applications", A. Léon (ed.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2008, 501-521
  9. [9]
    Deutsches Institut für Normung, DIN EN ISO 11357, "Kunststoffe"- Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC)", μέρη 1 έως 8
  10. [10]
    Thermal Properties of Polymers, www.NETZSCH.com/TPoP
  11. [11]
    G. Kaiser, S. Schmölzer, S. Pohland. S. Turan, "Εγχειρίδιο ΔιαφορικήςScanning Calorimetry (DSC) on Polymers", © NETZSCH-GerätebauGmbH, D-95100 Selb, 2015
  12. [12]
    Thermal Properties of Polymers App, www.NETZSCH-thermalanalysis.com/de/materialien-applikationen/polymere/erste-NETZSCH-app.html