Wprowadzenie
Wpływy zewnętrzne, takie jak promieniowanie UV (światło), temperatura, tlen atmosferyczny lub czynniki chemiczne/biologiczne prowadzą do przedwczesnego starzenia się materiałów, powodując zmianę ich właściwości chemicznych i fizycznych. Odpowiednie inhibitory starzenia (stabilizatory) spowalniają proces starzenia i wydłużają okres indukcji, tj. okres poprzedzający wystąpienie rozkładu termooksydacyjnego (degradacja łańcucha, awaria techniczna).
Ważnym wskaźnikiem stabilności oksydacyjnej olejów, tłuszczów, smarów, paliw lub tworzyw sztucznych jest temperatura indukcji utleniania lubCzas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. czas indukcji utleniania (Czas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny.OIT), który można określić za pomocą DSC w standardowych procedurach.
W praktyce stosowane są dwie różne metody: dynamiczne i izotermiczne testy Czas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny.OIT. W technice dynamicznej próbka jest ogrzewana z określoną stałą szybkością ogrzewania w warunkach utleniających do momentu rozpoczęcia reakcji. Odpowiednia temperatura indukcji utleniania (zwana również temperaturą początku utleniania, OOT) jest taka sama jak ekstrapolowana temperatura początku występującego egzotermicznego efektu DSC. W izotermicznych testach Czas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny.OIT badane materiały są najpierw podgrzewane w gazie ochronnym, następnie utrzymywane w stałej temperaturze przez kilka minut w gazie ochronnym w celu ustalenia równowagi, a następnie wystawiane na działanie atmosfery tlenu lub powietrza. Czas od pierwszego kontaktu z tlenem do rozpoczęcia utleniania nazywany jest czasem indukcji utleniania. Jest on przedstawiony na rysunku 1.
Wiele norm krajowych i międzynarodowych - takich jak ASTM D3895 (polietylen), DIN EN728 (rurociągi z tworzyw sztucznych), ISO 11357-6 (tworzywa sztuczne) i ASTM D525 (paliwo lotnicze) - zawiera zalecenia dotyczące przygotowania próbek i właściwych selectwarunków pomiaru.
Testy utleniania olejów smarowych i smarów
Testy utleniania olejów smarowych i smarów są zwykle przeprowadzane przy użyciu wysokociśnieniowego urządzenia DSC (patrz rysunek 2). Generowane jest przeciwciśnienie - zazwyczaj na poziomie 35 barów - w celu zapobieżenia parowaniu próbki. Jednak w reakcjach utleniania tlen służy nie tylko do wytwarzania ciśnienia, ale także jako partner reakcji. Z tego powodu zarówno ciśnienie, jak i przepływ gazu muszą być regulowane z najwyższą precyzją.
Określenie stabilności utleniania jest "wrażliwe na powierzchnię". Oznacza to, że badana warstwa oleju lub smaru powinna mieć gładką, jednolitą powierzchnię, aby zapewnić wysoką powtarzalność wyników testu. Bardzo dobrze do takich badań nadają się tygle SFI (SFI oznacza Solid Fat Index; patrz schemat na rysunku 3), zgodnie z zaleceniami normy ASTM D5483 dla smarów i ASTM D6186 dla olejów smarowych.
Przykładem mogą być aluminiowe tygle w kształcie patelni o średnicy zewnętrznej 6,7 mm i objętości 85 μl, które można kształtować za pomocą narzędzia uszczelniającego (wbudowanego w standardową prasę tyglową - patrz rysunek 4).
W tyglach z płaskim dnem oleje i tłuszcze często przenikają do stref brzegowych w wyższych temperaturach. Efektywna powierzchnia próbki, która może wchodzić w interakcje z otaczającą atmosferą, jest zatem zmniejszona. Ma to wpływ na wyniki Czas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny.OIT (patrz rysunek 5). Gdy analiza jest przeprowadzana w otwartym tyglu standardowym (niebieska krzywa), czas Czas indukcji utleniania (OIT) i temperatura początku utleniania (OOT)Czas indukcji utleniania (izotermiczny OIT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny. Temperatura indukcji utleniania (dynamiczna OIT) lub temperatura początku utleniania (OOT) jest względną miarą odporności (stabilizowanego) materiału na rozkład oksydacyjny.OIT (ekstrapolowany początek) wynosi 64,6 min. Dla porównania, w przypadku analizy w tyglu SFI (krzywa zielona), OIT ulega znacznemu skróceniu (do 46,4 min) ze względu na powierzchnię efektywną larger.
Podsumowanie
Za pomocą testów DSC-OIT można wyciągnąć wnioski porównawcze dotyczące stabilności materiałów w porównaniu z atakami termooksydacyjnymi. Do badania olejów smarowych i smarów idealnie nadaje się urządzenie NETZSCH High-Pressure DSC 204 w połączeniu z tyglami SFI.