Tutoriels

Tutoriel 2 : Comment choisir les bonnes limites de température pour mon échantillon ?

La sélection de la plage de température correcte est l'une des étapes les plus importantes lors de la mise en place d'une mesure DSC. Si les limites sont trop étroites, des transitions importantes peuvent être manquées. Si elles sont trop larges, l'échantillon peut se décomposer ou contaminer la cellule DSC.

Ce guide explique comment définir des températures de début et de fin qui garantissent des résultats fiables, en particulier pour les recyclats inconnus.

1. Règles générales pour la définition des limites de température

température de départ

Au moins 50 °C en dessous de la première transition attendue (ou 5× la vitesse de chauffage).

Prévoir un maintien IsothermeLes essais à température contrôlée et constante sont dits isothermes.isotherme de 5 minutes avant de commencer la rampe de chauffage.

Pour les polymères dont la température de transition vitreuse est très basse (par exemple EVA, LDPE), il peut être nécessaire de refroidir bien en dessous de 0 °C.

température finale

Au moins 30 °C au-dessus de la dernière transition attendue.

Éviter la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition. Arrêter avant toute dégradation visible telle que fumée, résidus ou dérive inhabituelle de la ligne de base.

💡 Conseil : si la composition est inconnue (typique pour les produits recyclés), utiliser l'ATG pour vérifier la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique. Si aucune ATG n'est disponible, commencer par une plage plus large et l'affiner lors des mesures ultérieures.

Selon la norme ISO 11357-2:2020, la température de départ doit être inférieure d'au moins 50 °C (ou 5× la vitesse de chauffe) à la première transition, et la température finale doit être supérieure d'environ 30 °C (ou 5× la vitesse de chauffe) à la dernière transition.

2. Considérations particulières pour les produits recyclés

Les mélanges inconnus peuvent nécessiter une température de départ large (par exemple -40 °C) et une température finale supérieure au polymère le plus élevé attendu dans le mélange.

Le risque de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition est particulièrement important pour le PVC, le PVDC ou les échantillons contaminés. Dans ces cas, il convient de s'arrêter tôt (par exemple vers 120 °C) si l'objectif est d'observer la transition vitreuse sans dégradation.

Veillez à ce que la température finale ne soit pas trop élevée pour ne pas contaminer le four, en particulier lorsque vous travaillez avec des matériaux recyclés inconnus.

Une température bien supérieure à la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition peut entraîner une contamination du capteur et une dérive de la ligne de base, et peut nécessiter un nettoyage et un réétalonnage. Il faut toujours mettre en balance les informations obtenues et la protection de l'instrument.

3. Exemples de bonnes et de mauvaises limites de température

bon exemple : Recyclat de PET

Début : 0 °C
Fin : 290 °C

Résultat : Tg claire (~70 °C), CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation à froid et pic de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion (~250-260 °C).

❌ Mauvais exemple 1 : température finale trop basse

PET chauffé uniquement à 240 °C. Le pic de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion est coupé et Quantify ne peut pas analyser les données correctement.

❌ Mauvais exemple 2 : température finale trop élevée

PET chauffé à 350 °C. La Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition commence, une dérive de la ligne de base se produit et des résidus contaminent le creuset.

Tutoriel 4 : Considérations particulières pour les produits recyclés

Les produits recyclés sont rarement aussi propres et bien définis que les polymères vierges. Ils peuvent contenir des mélanges, des charges inorganiques, des impuretés ou des polymères qui ne sont pas encore couverts par les ensembles de données de formation Quantify. Ces facteurs peuvent compliquer les mesures DSC et l'interprétation des résultats.

Ce tutoriel explique les principales limitations, les facteurs de risque et la manière d'interpréter correctement les résultats de Quantify lorsque l'on travaille avec des produits recyclés.

1. Mélanges et polymères non soutenus

Les produits recyclés contiennent souvent des mélanges de plusieurs polymères, tels que des mélanges PE/PP ou des matériaux multicouches.

Quantify est entraîné sur un ensemble défini de polymères vierges et de mélanges sélectionnés. Les types de polymères en dehors de cet ensemble de données ne peuvent pas être reconnus ou quantifiés.

Si l'on soupçonne l'existence de tels mélanges, la mesure DSC doit quand même être effectuée. Quantify analysera tous les composants pris en charge et signalera les pics non pris en compte pour un examen plus approfondi à l'aide de Proteus^® Identify .

Info Expert : Les cas les plus difficiles - HDPE et LLDPE

Quantify peut détecter des contaminations jusqu'à environ 1 % dans de nombreux systèmes. Cependant, lorsque les polymères sont structurellement très similaires, la séparation devient extrêmement difficile.

Exemple : 1% de LLDPE dans du HDPE

Les deux matériaux sont des polyéthylènes linéaires dont le comportement de CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation est très similaire. Ils co-cristallisent en une phase cristalline commune plutôt que de former des domaines de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion distincts.

Par conséquent, la courbe DSC présente un seul pic de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion au lieu de deux. Le composant mineur n'a pas d'empreinte thermique distincte et ne peut pas être séparé de manière fiable.

À retenir : Des polymères très similaires peuvent rester indiscernables en DSC, même avec Quantify. Dans de tels cas, il est recommandé d'utiliser des techniques complémentaires (par exemple, FTIR ou HPLC).

Info Expert : Grande variabilité - PP-H et PP-C

Comparés aux homopolymères de polypropylène (PP-H), les copolymères de polypropylène (PP-C) présentent un comportement thermique plus large et plus complexe. Les comonomères perturbent la cristallinité, déplacent les pics de fusion et de CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation et produisent souvent des transitions moins distinctes.

En outre, les qualités de PP-C varient considérablement (aléatoire, bloc, impact, mélanges), ce qui conduit à des thermogrammes très variables qu'il est plus difficile de représenter dans un modèle prédictif unique.

À retenir : Quantify peut fournir des informations utiles sur le PP-C, mais les prédictions précises nécessitent des ensembles de données d'entraînement plus importants et plus représentatifs que pour le PP-H. La précision continuera à s'améliorer avec l'introduction de nouveaux modèles prédictifs. La précision continuera à s'améliorer au fur et à mesure de l'intégration de données supplémentaires sur le PP-C.

2. Échantillons contenant des charges

Les charges inorganiques telles que CaCO₃, le talc ou les fibres de verre ne produisent pas d'empreinte DSC. Leur présence réduit la fraction de polymère dans l'échantillon et peut fausser les résultats de Quantify.

Pour obtenir des résultats significatifs, déterminez la teneur en charges séparément et soustrayez-la du poids de l'échantillon avant l'analyse.

Méthodes typiques :

• TGA (analyse thermogravimétrique)
• Test de cendres au four à moufle

Info Expert : Limitation du modèle

Quantify n'intègre pas encore les charges dans ses prédictions. La correction de la masse de polymère est donc essentielle. La prise en charge complète des charges fait partie de la feuille de route du produit.

3. Impuretés et dégradation

Les produits recyclés peuvent contenir des additifs, des stabilisateurs ou des produits de dégradation. Ceux-ci peuvent provoquer des pics supplémentaires, des transitions plus larges ou des lignes de base bruyantes.

Il faut toujours évaluer soigneusement la deuxième courbe de chauffe.

Info Expert : Mécanismes de dégradation

La dégradation peut influencer le comportement de fusion de différentes manières :

• Scission de la chaîne (thermique ou oxydative) :
  → poids moléculaire inférieur → température et enthalpie de fusion inférieures
• Polycondensation ou postcondensation radicale (par exemple PET, PA) :
  → poids moléculaire plus élevé → Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion plus élevée et parfois enthalpie plus élevée

Dans la pratique, les études de retraitement montrent que ces effets sont souvent inférieurs à la variabilité naturelle entre les qualités de polymères. Les données d'entraînement de Quantify tiennent compte de cette variation, de sorte qu'une dégradation modérée reste généralement dans la tolérance du modèle.

conseil : En cas de forte dégradation, réduisez la température finale (voir Tutoriel : Comment choisir les bonnes limites de température pour mon échantillon) pour protéger le creuset et le four.

4. Flux de travail pratique pour les produits recyclés

Lorsque l'on travaille avec des produits recyclés, le flux de travail standard de Quantify s'applique, avec une attention particulière pour les points suivants :

• Homogénéité de l'échantillon (granulés ou paillettes)
• Présence de charges
• Qualité de la courbe du second chauffage
• Pics ou anomalies inexpliqués

Les composants non soutenus ou les caractéristiques suspectes doivent être analysés de manière plus approfondie à l'aide de la méthode Proteus^® Identify.

(L'exécution de la mesure et les étapes de téléchargement sont décrites dans le Tutoriel : Comment exécuter une mesure DSC pour l'analyse Quantify)

5. Polymères non pris en charge

Si la courbe DSC contient des transitions d'un polymère non inclus dans l'ensemble de données Quantify, le résultat de la quantification sera compromis et inexact.

Proteus^® Identify la méthode DSC peut être utilisée pour déterminer quels polymères non pris en charge sont présents. La quantification ne sera possible que lorsque ce type de polymère sera inclus dans une future mise à jour de Quantify.

Info Expert Proteus^® Identify

Proteus^® Identify compare les transitions thermiques à une bibliothèque de référence. C'est l'outil recommandé pour

• identifier les polymères non pris en charge, et
• construire des bases de données de référence internes pour détecter les anomalies et les déviations.

⚠️ Risk Check : Lorsque l'on travaille avec des produits recyclés

• L'échantillon est-il homogène (granulés) ou variable (flocons) ?
• Les matières de remplissage ont-elles été identifiées et corrigées ?
• La méthode standard de quantification a-t-elle été appliquée ?
• La deuxième courbe de chauffe est-elle propre et interprétable ?
• Les effets de la dégradation sont-ils visibles ?
• Des polymères non soutenus sont-ils présents et signalés pour un suivi dans Proteus^® Identify ?