Tutorial

Tutorial 2: Cara Memilih Batas Suhu yang Tepat untuk Sampel Saya

Memilih kisaran suhu yang benar adalah salah satu langkah terpenting ketika menyiapkan pengukuran DSC. Jika batasnya terlalu sempit, transisi yang penting dapat terlewatkan. Jika terlalu lebar, sampel dapat terurai atau mencemari sel DSC.

Panduan ini menjelaskan cara menentukan suhu awal dan akhir yang memastikan hasil yang dapat diandalkan, terutama untuk daur ulang yang tidak diketahui.

1. Aturan Umum untuk Menetapkan Batas Suhu

✔ Suhu Awal

Setidaknya 50 °C di bawah transisi pertama yang diharapkan (atau 5× laju pemanasan).

Sertakan penahanan IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal selama 5 menit sebelum memulai ramp pemanasan.

Untuk polimer dengan suhu transisi gelas yang sangat rendah (misalnya EVA, LDPE), pendinginan mungkin perlu dilakukan di bawah 0 °C.

✔ Suhu Akhir

Setidaknya 30 °C di atas transisi terakhir yang diharapkan.

Hindari dekomposisi. Hentikan sebelum degradasi yang terlihat seperti asap, residu, atau pergeseran dasar yang tidak biasa.

💡 Tip: Jika komposisinya tidak diketahui (tipikal untuk produk daur ulang), gunakan TGA untuk memeriksa Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal. Jika tidak ada TGA yang tersedia, mulailah dengan rentang yang lebih luas dan perbaiki pada pengukuran selanjutnya.

Menurut ISO 11357-2: 2020, suhu awal harus setidaknya 50 °C (atau 5 × laju pemanasan) di bawah transisi pertama, dan suhu akhir sekitar 30 °C (atau 5 × laju pemanasan) di atas transisi terakhir.

2. Pertimbangan Khusus untuk Daur Ulang

Campuran yang tidak diketahui mungkin memerlukan suhu awal yang lebar (misalnya -40 ° C) dan suhu akhir di atas polimer tertinggi yang diharapkan dalam campuran.

Risiko Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian sangat relevan untuk PVC, PVDC, atau sampel yang terkontaminasi. Dalam kasus seperti itu, hentikan lebih awal (misalnya sekitar 120 ° C) jika tujuannya adalah untuk mengamati transisi kaca tanpa degradasi.

Pastikan suhu akhir tidak terlalu tinggi sehingga tungku menjadi terkontaminasi, terutama ketika bekerja dengan daur ulang yang tidak diketahui.

Menjalankan jauh di atas Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian dapat menyebabkan kontaminasi sensor dan pergeseran garis dasar dan mungkin memerlukan pembersihan dan kalibrasi ulang. Selalu seimbangkan informasi yang diperoleh dengan perlindungan instrumen.

3. Contoh Batas Suhu yang Baik vs. Buruk

✔ Contoh Baik: Daur ulang PET

Mulai 0 °C
Akhir: 290 °C

Hasil: Tg jernih (~70°C), KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi dingin, dan puncak leleh (~250-260°C).

❌ Contoh Buruk 1: Suhu akhir terlalu rendah

PET hanya dipanaskan hingga 240 °C. Puncak leleh terputus dan Quantify tidak dapat menganalisis data dengan benar.

❌ Contoh Buruk 2: Suhu akhir terlalu tinggi

PET dipanaskan hingga 350 °C. Dekomposisi dimulai, terjadi pergeseran garis dasar, dan residu mengotori wadah.

Tutorial 4: Pertimbangan Khusus untuk Produk Daur Ulang

Daur ulang jarang sekali sebersih dan terdefinisi dengan baik seperti polimer murni. Bahan ini mungkin mengandung campuran, pengisi anorganik, pengotor, atau polimer yang belum tercakup dalam set data pelatihan Quantify. Faktor-faktor ini dapat mempersulit pengukuran DSC dan interpretasi hasil.

Tutorial ini menjelaskan batasan utama, faktor risiko, dan cara menginterpretasikan hasil Quantify dengan benar saat bekerja dengan bahan daur ulang.

1. Campuran dan Polimer yang Tidak Didukung

Daur ulang sering kali mengandung campuran beberapa polimer, seperti campuran PE/PP atau bahan multilayer.

Quantify dilatih pada sekumpulan polimer murni dan campuran yang dipilih. Jenis polimer di luar kumpulan data ini tidak dapat dikenali atau dikuantifikasi.

Jika campuran tersebut dicurigai, pengukuran DSC harus tetap dilakukan. Quantify akan menganalisis semua komponen yang didukung dan menandai puncak yang tidak diketahui untuk penyelidikan lebih lanjut menggunakan Proteus^® Identify .

Info Pakar: Kasus tersulit - HDPE dan LLDPE

Quantify dapat mendeteksi kontaminasi hingga sekitar 1% di banyak sistem. Namun, ketika polimer secara struktural sangat mirip, pemisahan menjadi sangat sulit.

Contoh: 1% LLDPE dalam HDPE

Kedua bahan tersebut merupakan polietilena linier dengan perilaku KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi yang sangat mirip. Mereka mengkristal bersama menjadi fase kristal yang sama daripada membentuk domain leleh yang terpisah.

Hasilnya, kurva DSC menunjukkan satu puncak leleh, bukan dua. Komponen minor tidak memiliki sidik jari termal yang berbeda dan tidak dapat dipisahkan secara andal.

Kesimpulan: Polimer yang sangat mirip mungkin tetap tidak dapat dibedakan dalam DSC, bahkan dengan Quantify. Dalam kasus seperti itu, teknik pelengkap (misalnya FTIR atau HPLC) direkomendasikan.

Info Pakar: Variabilitas tinggi - PP-H dan PP-C

Dibandingkan dengan homopolimer polipropilena (PP-H), kopolimer polipropilena (PP-C) menunjukkan perilaku termal yang lebih luas dan lebih kompleks. Komonomer mengganggu Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas, menggeser puncak leleh dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi, dan sering menghasilkan transisi yang kurang berbeda.

Selain itu, nilai PP-C sangat bervariasi (acak, blok, tumbukan, campuran), yang mengarah ke termogram yang sangat bervariasi yang lebih sulit untuk diwakili dalam satu model prediktif.

Kesimpulan Quantify dapat memberikan wawasan yang berarti ke dalam PP-C, tetapi prediksi yang tepat membutuhkan set data pelatihan yang lebih besar dan lebih representatif dibandingkan dengan PP-H. Akurasi akan terus meningkat seiring dengan penambahan data PP-C.

2. Sampel dengan Pengisi

Pengisi anorganik seperti CaCO₃, bedak, atau serat kaca tidak menghasilkan sidik jari DSC. Keberadaan bahan pengisi ini mengurangi fraksi polimer dalam sampel dan dapat mendistorsi hasil Kuantifikasi.

Untuk mendapatkan hasil yang berarti, tentukan kandungan pengisi secara terpisah dan kurangi dari berat sampel sebelum analisis.

Metode umum:

• TGA (analisis termogravimetri)
• Uji abu tungku meredam

Info Pakar: Batasan model

Quantify belum mengintegrasikan bahan pengisi ke dalam prediksinya. Oleh karena itu, mengoreksi massa polimer sangat penting. Dukungan pengisi penuh adalah bagian dari peta jalan produk.

3. Pengotor dan Degradasi

Daur ulang dapat mengandung aditif, stabilisator, atau produk degradasi. Hal ini dapat menyebabkan puncak ekstra, transisi yang lebih luas, atau garis dasar yang berisik.

Selalu evaluasi kurva pemanasan kedua dengan hati-hati.

Info Pakar: Mekanisme degradasi

Degradasi dapat memengaruhi perilaku peleburan dengan berbagai cara:

• Pemotongan rantai (termal atau oksidatif):
  → berat molekul yang lebih rendah → Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh dan entalpi yang lebih rendah
• Polikondensasi atau pasca-kondensasi radikal (misalnya PET, PA):
  → berat molekul lebih tinggi → Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh lebih tinggi dan terkadang entalpi lebih tinggi

Dalam praktiknya, studi pemrosesan ulang menunjukkan bahwa efek ini sering kali lebih kecil daripada variabilitas alami di antara kelas polimer. Data pelatihan Quantify memperhitungkan variasi ini, sehingga degradasi moderat biasanya masih berada dalam toleransi model.

tips: Jika terjadi degradasi yang kuat, kurangi suhu akhir (lihat Tutorial: Cara Memilih Batas Suhu yang Tepat untuk Sampel Saya) untuk melindungi wadah dan tungku.

4. Alur Kerja Praktis untuk Daur Ulang

Ketika bekerja dengan daur ulang, alur kerja standar Quantify berlaku, dengan perhatian tambahan pada poin-poin berikut:

• Homogenitas sampel (pelet vs serpihan)
• Keberadaan bahan pengisi
• Kualitas kurva dari pemanasan kedua
• Puncak atau anomali yang tidak dapat dijelaskan

Komponen yang tidak didukung atau fitur yang mencurigakan harus dianalisis lebih lanjut dengan menggunakan Proteus^® Identify.

(Eksekusi pengukuran dan langkah-langkah pengunggahan dijelaskan dalam Tutorial: Cara Menjalankan Pengukuran DSC untuk Analisis Kuantifikasi)

5. Polimer yang Tidak Didukung

Jika kurva DSC mengandung transisi dari polimer yang tidak termasuk dalam dataset Quantify, hasil kuantifikasi akan terganggu dan tidak akurat.

Proteus^® Identify kurva DSC dapat digunakan untuk menentukan polimer yang tidak didukung. Kuantifikasi hanya dapat dilakukan setelah jenis polimer tersebut disertakan dalam pembaruan Quantify di masa mendatang.

Info Pakar Proteus^® Identify

Proteus^® Identify membandingkan transisi termal terhadap pustaka referensi. Ini adalah alat yang direkomendasikan untuk:

• mengidentifikasi polimer yang tidak didukung, dan
• membangun basis data referensi internal untuk mendeteksi anomali dan penyimpangan.

⚠️ Pemeriksaan Risiko: Saat Bekerja dengan Daur Ulang

• Apakah sampel homogen (pelet) atau bervariasi (serpihan)?
• Apakah bahan pengisi telah diidentifikasi dan dikoreksi?
• Apakah metode Quantify standar telah diterapkan?
• Apakah kurva pemanasan kedua bersih dan dapat diinterpretasikan?
• Apakah efek degradasi terlihat?
• Apakah polimer yang tidak didukung ada dan ditandai untuk ditindaklanjuti di Proteus^® Identify ?