Wskazówki i porady
Oznaczanie stabilności oksydacyjnej tłuszczów i olejów
Wpływy zewnętrzne, takie jak promieniowanie UV (światło), temperatura, tlen atmosferyczny, obciążenia mechaniczne 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 (O.I.T.), który można określić za pomocą DSC w standardowych procedurach.
W praktyce stosowane są dwie różne metody: dynamiczne i izotermiczne testy O.I.T.. W technice dynamicznej próbka jest podgrzewana z określoną stałą szybkością ogrzewania w warunkach utleniających do momentu rozpoczęcia reakcji. Odpowiednia temperatura indukcji utleniania jest taka sama jak ekstrapolowana temperatura początku egzotermicznego efektu DSC, który występuje.
W izotermicznych testach O.I.T. badane materiały są najpierw podgrzewane pod gazem ochronnym, następnie utrzymywane w stałej temperaturze przez kilka minut pod gazem 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 D 3895 (polietylen), DIN EN 728 (rurociągi z tworzyw sztucznych), ISO 11357-6 (tworzywa sztuczne) i ASTM D 525 (paliwo lotnicze) - zawiera zalecenia dotyczące przygotowania próbek i właściwych selectwarunków pomiaru.
Testy utleniania olejów smarowych i smarów są zwykle przeprowadzane przy użyciu wysokociśnieniowego urządzenia DSC (patrz rysunek 2). Generowane jest przeciwciśnienie - zazwyczaj 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 badany olej lub smar powinien 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 D 5483 dla smarów i ASTM D 6186 dla olejów smarowych.
Przykładem mogą być aluminiowe tygle w kształcie panewki o średnicy zewnętrznej 6,7 mm i objętości 85 µl, które można kształtować za pomocą narzędzia uszczelniającego (wbudowanego w standardową prasę tyglową - rysunek 4).
W tyglach z płaskim dnem oleje i smary 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 wynik O.I.T. (patrz rysunek 5). Gdy analiza jest przeprowadzana w otwartym standardowym tyglu aluminiowym (niebieska krzywa), czas O.I.T. (ekstrapolowany początek) wynosi 64,6 min. Dla porównania, w przypadku analizy w tyglu SFI (zielona krzywa), czas O.I.T. ulega znacznemu skróceniu (do 46,4 min) ze względu na powierzchnię efektywną larger.
