18.05.2023 by Claire Strasser, Aileen Sammler
Rápido e preciso: DSC e PeakSeparation para a identificação de polímeros em filmes de embalagem
Filmes rígidos transparentes para manter salsichas e queijos fatiados frescos.
Copos de iogurte estáveis.
Embalagens de café coloridas e flexíveis.
Dependendo da aplicação, esses produtos altamente desenvolvidos podem precisar ser à prova de oxigênio, transparentes ou imprimíveis e possuir certa flexibilidade e/ou estabilidade. Essas propriedades só podem ser obtidas por meio do uso de uma variedade de componentes, como várias camadas de polímero. Para isso, os polímeros são, por sua vez, selected de acordo com suas próprias propriedades.
Saiba como os filmes de embalagem multicamadas podem ser investigados com relação à sua composição por meio da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e do pacote de softwareNETZSCH PeakSeparation Advanced Software Package.
Para a identificação de polímeros individuais em um filme multicamadas, a Calorimetria Exploratória Diferencial provou ser um método rápido e de fácil acesso no setor de embalagens. No exemplo a seguir, um filme composto disponível comercialmente foi investigado por meio de um instrumento de DSCNETZSCH .
A amostra foi preparada no cadinho Concavus®® feito de alumínio e pressionada uniformemente no fundo do cadinho por meio de uma tampa deslizante, que foi especialmente desenvolvida para medições em amostras muito finas, como filmes.
A Figura 2 mostra os resultados da medição de DSC da1ª e2ª execuções de aquecimento. Em ambas as execuções de aquecimento, vários picos sobrepostos foram detectados entre 108°C e 121°C. Isso indica a presença de diferentes polímeros. Isso indica a presença de diferentes polímeros; a faixa de temperatura aqui é típica para vários tipos de polietileno de baixa DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade.
Noprimeiro aquecimento, um pico a 176°C foi detectado adicionalmente, o que indica a presença de EVOH (álcool vinílico de polietileno). O EVOH também é conhecido como plástico de barreira e é amplamente utilizado no setor de embalagens devido à sua boa impermeabilidade a substâncias como o oxigênio. SuaTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão depende do teor de etileno; umaTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão de 176°C corresponde a um teor de etileno entre 35 mol-% e 38 mol-% [1]. No segundo aquecimento, o pico a 176°C é deslocado para uma temperatura mais baixa (159°C). Esse deslocamento provavelmente se deve à fusão de uma fase mista formada entre o polietileno e o EVOH. O amplo efeito entre 230°C e 280°C será investigado em mais detalhes a seguir.
Para isso, o filme composto foi separado em duas camadas: um filme flexível, cor de alumínio, e um segundo filme impresso, mais fino. Entre as duas camadas havia uma camada adicional de papel.
Os dois filmes em cada lado da camada de papel foram medidos separadamente um do outro. As curvas DSC são apresentadas na figura 3.
O filme impresso (curva azul, figura 3) - exceto pelo pico a 253,9°C mostrado na figura 2- apresenta os mesmos efeitos que o material composto como um todo. Em contraste, o filme colorido com alumínio (curva preta) produz apenas um pico, a 255°C (1º aquecimento) e 248°C (2º aquecimento), respectivamente. Essa faixa de temperatura é típica para aTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do PET.
Com esses resultados, pode-se concluir o seguinte sobre a composição do filme composto: O filme impresso mais fino consiste em diferentes tipos de polietileno, bem como EVOH; o filme cor de alumínio é PET. A aparência da camada de PET em termos de cor indica um revestimento de alumínio que pode ser usado, por exemplo, como proteção contra luz em embalagens [2]. O pico deTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do alumínio (660,4°C) está fora da faixa de temperatura medida e, portanto, não foi detectado.
Identificar picos sobrepostos por meio do programa PeakSeparation em Proteus®
Para identificar claramente os três picos sobrepostos entre 108°C e 121°C detectados durante a medição do filme impresso, a curva DSC dosegundo aquecimento (linha pontilhada azul, figura 3) foi avaliada com o PeakSeparation no software Proteus® software. O PeakSeparation permite a apresentação de dados experimentais na forma de sobreposição aditiva de picos. Esse programa oferece diferentes tipos de curva, como Pearson, Gauß, Cauchy etc. Aqui, a progressão da curva de Fraser-Suzuki, juntamente com uma mistura da progressão da curva de Fraser-Suzuki e da curva de Cauchy assimétrica, foi selected. Ao aplicar esses perfis à curva DSC medida, é possível separar matematicamente os picos sobrepostos.
A Figura 4 mostra os resultados do PeakSeparation. Quatro picos calculados podem ser relacionados à curva DSC do experimento (linha pontilhada azul). Os picos a 108°C, 118°C e 120°C são típicos de diferentes tipos de polietileno de baixa DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade (PE-LD, PE-LLD).
Um pico adicional a 92°C (curva laranja) pode ser atribuído à fusão de cristalitos de small.
O coeficiente de correlação entre a soma das quatro curvas calculadas e a curva medida é determinado como 0,999 e, portanto, confirma o bom ajuste dos picos endotérmicos calculados aos dados medidos.
Resumo
As medições de DSC fornecem informações valiosas sobre a composição dos filmes de embalagem. Esses materiais complexos consistem em diferentes camadas, que às vezes podem ser identificadas com uma única medição de DSC. A embalagem mostrada em nosso exemplo consiste, no mínimo, de PET, EVOH e vários tipos de polietileno de diferentes densidades.
As faixas deTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão dos diferentes polímeros geralmente ficam próximas umas das outras. No entanto, a separação completa dos picos e/ou a caracterização precisa do material podem ser obtidas por meio da preparação cuidadosa da amostra e da aplicação do método PeakSeparationsoftware.
Esse programa permite a separação de picos sobrepostos usando perfis dos seguintes tipos de picos: Gaussiano, Cauchy, pseudoVoigt (combinação linear de Gaussiano e Cauchy), Fraser-Suzuki (Gaussiano assimétrico), Laplace modificado (arredondado de dupla face) e Pearson. Com ele, os dados experimentais são ajustados como uma superposição aditiva de picos. Ele pode ser aplicado a curvas obtidas por diferentes métodos analíticos, como calorimetria de varredura diferencial (DSC), termogravimetria (TGA) e dilatometria (DIL), para traços FTIR e curvas MS.
Redução de preço para a função PeakSeparation
Aproveite a vantagem! O preço da função PeakSeparation das versões 8 e 9 do site Proteus® foi reduzido significativamente! Peça uma oferta ao seu contato regional!
Fique atento! As aplicações de embalagens representam cerca de 50% da produção de plástico. Como os plásticos têm baixa biodegradabilidade, mas são um recurso valioso mesmo depois de sua vida útil, concentrar-se nos caminhos da reciclagem é agora mais importante do que nunca. Na próxima semana, falaremos sobre as ferramentas do site NETZSCH para identificar e quantificar diferentes composições de plástico no fluxo de reciclagem!
Literatura:
[1] Barrier Resins | Properties, Processing & Handling of EVOH, Pt. 1, Gene Medlock, February 02, 2015 http://bit.ly/17Ous83
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Verbundfolie
