Tutorials

2. bemutató: Hogyan válasszam ki a megfelelő hőmérsékleti határértékeket a mintámhoz?

A megfelelő hőmérséklettartomány kiválasztása az egyik legfontosabb lépés a DSC-mérés beállításakor. Ha a határértékek túl szűkek, fontos átmenetek maradhatnak ki. Ha túl tágak, a minta bomolhat vagy szennyezheti a DSC-cellát.

Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan kell olyan kezdő- és véghőmérsékleteket meghatározni, amelyek megbízható eredményeket biztosítanak, különösen ismeretlen újrahasznosítható anyagok esetén.

1. A hőmérsékleti határértékek beállításának általános szabályai

✔ Kezdő hőmérséklet

Legalább 50 °C-kal az első várható átmenet alatt (vagy a fűtési sebesség 5×-szerese).

A fűtési rámpa megkezdése előtt 5 perc IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus várakozással kell számolni.

A nagyon alacsony üvegesedési hőmérsékletű polimerek (pl. EVA, LDPE) esetében a hűtésnek jóval 0 °C alá kell mennie.

✔ Véghőmérséklet

Legalább 30 °C-kal az utolsó várható átmenet felett.

Kerülje a bomlást. Állítsa le a látható Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás, például füst, maradványok vagy szokatlan alapvonal-eltolódás előtt.

💡 Tipp: Ha az összetétel ismeretlen (ez jellemző az újrahasznosított anyagokra), használja a TGA-t a HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. termikus stabilitás ellenőrzésére. Ha nem áll rendelkezésre TGA, kezdjen egy szélesebb tartományban, és finomítsa azt a későbbi mérések során.

Az ISO 11357-2:2020 szabvány szerint a kezdő hőmérsékletnek legalább 50 °C-kal (vagy 5× fűtési sebességgel) az első átmenet alatt kell lennie, a véghőmérsékletnek pedig körülbelül 30 °C-kal (vagy 5× fűtési sebességgel) az utolsó átmenet felett.

2. Különleges megfontolások a reciklált anyagokra vonatkozóan

Ismeretlen keverékeknél széles kezdőhőmérsékletre (pl. -40 °C) és a keverékben várható legmagasabb polimer feletti véghőmérsékletre lehet szükség.

A Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás veszélye különösen fontos PVC, PVDC vagy szennyezett minták esetében. Ilyen esetekben korán állítsa le (pl. 120 °C körül), ha a cél az üvegesedési átmenet Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás nélküli megfigyelése.

Gondoskodjon arról, hogy a véghőmérséklet ne legyen olyan magas, hogy a kemence szennyeződjön, különösen ismeretlen újrahasznosított anyagokkal való munka esetén.

A bomlásnál jóval magasabb hőmérsékleten történő üzemelés az érzékelő szennyeződését és alapvonal-eltolódást okozhat, ami tisztítást és újrakalibrálást tehet szükségessé. Mindig mérlegelje a nyert információt a műszer védelmével szemben.

3. Példák a jó és a rossz hőmérsékleti határértékekre

✔ Jó példa: PET-recyclátum

Indulás:
Vég: 290 °C

Eredmény: egyértelmű Tg (~70 °C), hideg KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás és olvadási csúcs (~250-260 °C).

❌ Gyenge Példa 1: túl alacsony véghőmérséklet

A PET-et csak 240 °C-ra melegítették. Az olvadási csúcs levágódik, és a Quantify nem tudja megfelelően elemezni az adatokat.

❌ Gyenge példa 2: Túl magas véghőmérséklet

PET 350 °C-ra melegítve. Megkezdődik a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás, az alapvonal eltolódása következik be, és a maradék szennyezi a tégelyt.

4. gyakorlat: Különleges szempontok a reciklált anyagok esetében

Az újrahasznosított anyagok ritkán olyan tiszták és jól definiáltak, mint a szűz polimerek. Tartalmazhatnak keverékeket, szervetlen töltőanyagokat, szennyeződéseket vagy olyan polimereket, amelyekre a Quantify képzési adathalmazai még nem terjednek ki. Ezek a tényezők megnehezíthetik a DSC-méréseket és az eredmények értelmezését.

Ez a bemutató ismerteti a legfontosabb korlátozásokat, kockázati tényezőket, valamint azt, hogyan kell helyesen értelmezni a Quantify eredményeket, amikor újrahasznosított anyagokkal dolgozik.

1. Keverékek és nem támogatott polimerek

A reciklált anyagok gyakran több polimer keverékét tartalmazzák, például PE/PP keverékeket vagy többrétegű anyagokat.

A Quantify-t szűz polimerek és kiválasztott keverékek meghatározott készletén képzik ki. Az ezen az adathalmazon kívüli polimer típusok nem ismerhetők fel és nem számszerűsíthetők.

Ha ilyen keverékek gyanúja merül fel, a DSC-mérést továbbra is el kell végezni. A Quantify elemzi az összes támogatott komponenst, és a Proteus^® Identify segítségével további vizsgálatra megjelöli a nem számolt csúcsokat.

Szakértői információ: A legnehezebb esetek - HDPE és LLDPE

A Quantify számos rendszerben körülbelül 1%-os szennyezettséget is képes kimutatni. Ha azonban a polimerek szerkezetileg nagyon hasonlóak, az elkülönítés rendkívül nehézzé válik.

Példa: 1% LLDPE a HDPE-ben

Mindkét anyag lineáris polietilén, nagyon hasonló kristályosodási viselkedéssel. Inkább egy közös kristályos fázissá kristályosodnak, minthogy külön olvadási tartományokat képeznének.

Ennek eredményeként a DSC görbe két olvadási csúcs helyett egyetlen olvadási csúcsot mutat. A kisebb komponensnek nincs határozott termikus ujjlenyomata, és nem lehet megbízhatóan elkülöníteni.

Következtetések: A nagyon hasonló polimerek DSC-ben megkülönböztethetetlenek maradhatnak, még a Quantify segítségével is. Ilyen esetekben kiegészítő technikák (pl. FTIR vagy HPLC) alkalmazása javasolt.

Szakértői információ: Nagyfokú változékonyság - PP-H és PP-C

A polipropilén homopolimerekhez (PP-H) képest a polipropilén kopolimerek (PP-C) szélesebb körű és összetettebb termikus viselkedést mutatnak. A komonomerek megzavarják a kristályosságot, eltolják az olvadási és kristályosodási csúcsokat, és gyakran kevésbé határozott átmeneteket eredményeznek.

Ezenkívül a PP-C fajták széles skálán mozognak (véletlenszerű, blokk, ütközés, keverékek), ami nagyon változatos termogrammokhoz vezet, amelyeket nehezebb egyetlen előrejelző modellben ábrázolni.

Következtetés: A Quantify értelmes betekintést nyújthat a PP-C-be, de a pontos előrejelzésekhez nagyobb és reprezentatívabb képzési adathalmazokra van szükség, mint a PP-H esetében. A pontosság a további PP-C adatok beépítésével tovább javul.

2. Minták töltőanyagokkal

A szervetlen töltőanyagok, például CaCO₃, talkum vagy üvegszálak nem hoznak létre DSC-ujjlenyomatot. Ezek jelenléte csökkenti a minta polimerfrakcióját, és torzíthatja a Quantify eredményeket.

Az értelmes kimenet érdekében határozza meg külön a töltőanyag-tartalmat, és az elemzés előtt vonja ki a minta tömegéből.

Tipikus módszerek:

• TGA (termogravimetriás analízis)
• Mufflékemencés hamuvizsgálat

Szakértői információ: Modellkorlátozás

A Quantify még nem integrálja a töltőanyagokat az előrejelzéseibe. A polimer tömegének korrekciója ezért elengedhetetlen. A teljes töltőanyag-támogatás a termék ütemtervének része.

3. Szennyeződések és lebomlás

A reciklátumok tartalmazhatnak adalékanyagokat, stabilizátorokat vagy bomlástermékeket. Ezek extra csúcsokat, szélesebb átmeneteket vagy zajos alapvonalakat okozhatnak.

Mindig gondosan értékelje a második fűtési görbét.

Szakértői információ: Lebomlási mechanizmusok

A degradáció különböző módon befolyásolhatja az olvadási viselkedést:

• Lánchasadás (termikus vagy oxidatív):
  → alacsonyabb molekulatömeg → alacsonyabb Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet és entalpia
• Polikondenzáció vagy radikális utókondenzáció (pl. PET, PA):
  → nagyobb molekulatömeg → magasabb Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet és néha magasabb entalpia

A gyakorlatban az újrafeldolgozási vizsgálatok azt mutatják, hogy ezek a hatások gyakran kisebbek, mint a polimerfajták közötti természetes eltérések. A Quantify képzési adatai figyelembe veszik ezt a variációt, így a mérsékelt degradáció általában a modell tűréshatárán belül marad.

💡 Tipp: Ha erős degradáció lép fel, csökkentse a véghőmérsékletet (lásd a Tutorial: Hogyan válasszam ki a megfelelő hőmérsékleti határértékeket a mintámhoz) a tégely és a kemence védelme érdekében.

4. Gyakorlati munkafolyamat a reciklátumokhoz

Az újrahasznosított anyagokkal való munka során a szokásos Quantify munkafolyamatot kell alkalmazni, a következő pontokra azonban további figyelmet kell fordítani:

• A minta homogenitása (pelletek vs. pelyhek)
• Töltőanyagok jelenléte
• A második melegítés görbéjének minősége
• Megmagyarázhatatlan csúcsok vagy anomáliák

A nem támogatott komponenseket vagy gyanús jellemzőket tovább kell elemezni a következők segítségével Proteus^® Identify.

(A mérés végrehajtásának és feltöltésének lépéseit a Tutorial ismerteti: Hogyan futtassunk DSC-mérést a Quantify elemzéshez?)

5. Nem támogatott polimerek

Ha a DSC-görbe olyan polimerből származó átmeneteket tartalmaz, amely nem szerepel a Quantify-adatkészletben, a mennyiségi meghatározás eredménye sérül és pontatlan lesz.

Proteus^® Identify segítségével meghatározható, hogy mely nem támogatott polimerek vannak jelen. A mennyiségi meghatározás csak akkor lesz lehetséges, ha az adott polimer típus bekerül egy későbbi Quantify frissítésbe.

Szakértői információ Proteus^® Identify

Proteus^® Identify összehasonlítja a termikus átmeneteket egy referencia könyvtárral. Ez az ajánlott eszköz a következőkhöz:

• a nem támogatott polimerek azonosításához, és
• belső referenciaadatbázisok létrehozása az anomáliák és eltérések felderítésére.

⚠️ Kockázatellenőrzés: Recyclátokkal való munkavégzéskor

• A minta homogén (pellet) vagy változó (pelyhek)?
• Azonosították és korrigálták a töltőanyagokat?
• A szabványos mennyiségi meghatározási módszert alkalmazták-e?
• A második fűtési görbe tiszta és értelmezhető?
• Láthatóak a lebomlási hatások?
• Vannak-e jelen nem támogatott polimerek, amelyeket a Proteus^® Identify weboldalon nyomon követés céljából megjelöltek?