Introduzione
La calorimetria differenziale a scansione (DSC) è un metodo ampiamente utilizzato per determinare il comportamento termico dei polimeri. Grazie allaTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione caratteristica di ciascun polimero, è possibile raccogliere informazioni sulla composizione di campioni sconosciuti. Oltre ai libri di riferimento, è ora disponibile anche un database basato su software per l'analisi termica che confronta i risultati delle misurazioni con i dati di library e consente di classificare i risultati in base alle somiglianze [1]. Si possono così ottenere preziosi suggerimenti per l'identificazione di campioni sconosciuti anche con poca esperienza personale [2].
In questo lavoro, il database Identify viene utilizzato per riconoscere diversi tipi di polietilene ed escludere altre sostanze in base al confronto delle somiglianze.
Materiali e metodi
Per la caratterizzazione erano disponibili cinque tipi di polietilene: PE-LD (bassa densità), PE-LLD (bassa densità lineare), PE-MD (medium densità), PE-HD (alta densità) e PE-UHMW (altissimo peso molecolare). L'indagine del comportamento diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione è stata effettuata con il DSC 214 Polyma. Le masse dei campioni erano comprese tra 10,0 e 15,0 mg. I crogioli di alluminio Concavus® sono stati pressati con coperchi forati e riscaldati due volte a 200°C in atmosfera di azoto con velocità di riscaldamento e raffreddamento di 10 K/min.
Risultati e discussione
Un approccio tipicamente utilizzato nell'analisi strumentale è quello di confrontare i propri risultati di misura con dati comparativi memorizzati in un database. Per i metodi spettroscopici, come la spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier (FT-IR) o la spettrometria di massa (MS), sono disponibili database che consentono tale confronto. Fino a poco tempo fa, questa possibilità non era disponibile per l'analisi termica. Solo grazie all'introduzione del database Identify basato su software, questo approccio ha trovato spazio anche nell'analisi termica [1]. Per l'identificazione dei materiali, di solito si utilizza il secondo riscaldamento nelle indagini DSC, poiché il primo riscaldamento è generalmente sovrapposto ai parametri di processo, alle condizioni di conservazione o alla storia termica del campione. D'altra parte, il secondo riscaldamento - dopo un raffreddamento controllato e lineare - mostra l'effettivo comportamento del materiale e quindi consente di trarre più facilmente conclusioni sulla composizione del materiale.
La figura 1 mostra un confronto dei secondi riscaldamenti per ciascuno dei diversi tipi di "PE". Inoltre, è illustrata la classificazione dei tipi di PE suggeriti da Identify. Se, ad esempio, si misura il PE-LD (blu) e lo si confronta con i valori comparativi trovati da Identify, il campione può essere riconosciuto come PE-LD con valori di somiglianza del 99,08%. Gli altri tipi di PE, invece, sono classificati con valori di similarità significativamente inferiori.
I valori di somiglianza mostrati in figura 1 corrispondono alla prima riga della tabella 1. Tutti i risultati del confronto del database sono riassunti qui. La prima colonna mostra la sostanza misurata e la rispettiva linea per i valori di somiglianza trovati da Identify con la classificazione corrispondente. La linea di demarcazione indica che il tipo di polietilene corrispondente, con un valore di somiglianza superiore al 98%, è stato assegnato correttamente. Non si trovano mai valori di somiglianza esattamente del 100%, poiché le misure da analizzare sono state eseguite sugli stessi campioni memorizzati nel database di Identify, ma i dati di misura identici non vengono mai confrontati. I valori della tabella 1 sono illustrati graficamente nella figura 2.
Tabella 1: Riepilogo dei valori di somiglianza di tutti i tipi di polietilene; la prima colonna mostra i campioni misurati, mentre nelle altre colonne sono riportati i valori di somiglianza determinati per ciascuno di essi.
PE-LD | PE-MD | PE-LLD | PE-HD | PE-UHMW | |
|---|---|---|---|---|---|
| PE-LD | 99.08 | 93.38 | 74.06 | 29.94 | 23.75 |
| PE-MD | 95.31 | 98.06 | 74.80 | 36.23 | 31.44 |
| PE-LLD | 70.50 | 72.52 | 98.29 | 80.47 | 73.96 |
| PE-HD | 31.14 | 37.57 | 76.77 | 99.90 | 95.64 |
| ÜE-UHMW | 23.99 | 28.32 | 69.69 | 94.41 | 99.74 |
Sintesi
Il metodo della calorimetria differenziale a scansione (DSC) è adatto per rilevare il comportamento diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione dei campioni di polimeri. Con l'aiuto del database Identify, i risultati di misurazione determinati possono essere confrontati con i dati di library sia visivamente che sulla base dei valori valutati. Ciò consente anche un'identificazione affidabile dei diversi tipi di polietilene. Come già mostrato altrove, è anche possibile riconoscere il rapporto di miscelazione [2 (a)]. Inoltre, il database di Identify può essere ampliato con i propri dati e quindi adattato alle esigenze individuali.