Introducere
Amestecurile de poliolefine reciclate, compuse în principal din polietilenă și polipropilenă, reprezintă materii prime importante în procesul de reciclare mecanică a materialelor plastice. Acestea sunt utilizate pentru reprocesare în piese turnate noi, produse obținute prin extrudare, folii, componente pentru ambalaje și aplicații tehnice din plastic, în care compoziția materialului reciclat influențează în mod semnificativ comportamentul la prelucrare și performanța materialului final. Deoarece PE și PP au intervale de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire, Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate, intervale de prelucrare și stabilitate termică diferite, caracterizarea termică a acestor amestecuri este esențială pentru evaluarea identității materialului, a calității materialului reciclat și a adecvării acestuia pentru prelucrarea ulterioară.
Termogravimetria simultană și calorimetria diferențială de scanare oferă informații atât despre pierderea de masă, cât și despre tranzițiile termice într-o singură măsurătoare, ceea ce face ca această tehnică să fie deosebit de utilă pentru amestecurile complexe de polimeri reciclați.
Condiții de măsurare
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Instrument | STA Jupiter® |
|---|---|
| Interval de temperatură | de la 30 °C la 600 °C |
| Viteză de încălzire | 20 K/min |
| Atmosferă | Azot |
| Debitul de gaz | 70 ml/min |
| Masa probei | 13,9 mg |
| Creuzet | 85 µl Pt/Rh cu capac perforat |
Rezultate și discuții
Măsurarea simultană TGA-DSC efectuată pe amestecul reciclat de PE-PP (Figura 1) evidențiază câteva efecte termice caracteristice. În intervalul de temperaturi mai scăzute, în semnalul DSC se observă două efecte EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermice de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire suprapuse. Prima contribuție de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire apare la aproximativ 123 °C și poate fi atribuită fracției de polietilenă, în timp ce a doua contribuție de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire, la aproximativ 158 °C, este caracteristică polipropilenei. Deoarece fluxurile de polimeri reciclați conțin adesea fracțiuni de material care se suprapun parțial, aditivi sau tipuri de polimeri cu un comportament de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire variat, aceste semnale nu sunt complet izolate în curba DSC brută.
Utilizarea software-ului „ NETZSCH ” Peak Separation este, prin urmare, avantajoasă. Acesta permite separarea matematică a efectelor de topire care se suprapun și evaluarea lor individuală. În această măsurătoare, ariile de vârf separate furnizează entalpii de topire individuale de aproximativ 42 J/g pentru contribuția legată de PE și 106 J/g pentru contribuția legată de PP. Acest lucru îmbunătățește interpretarea compoziției amestecului și facilitează compararea diferitelor loturi de material reciclat sau monitorizarea modificărilor calității materialului. Fără Peak Separation, efectele EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermice care se suprapun ar fi disponibile doar sub forma unui răspuns termic combinat, reducând precizia evaluării specifice fiecărui component.
La temperaturi mai ridicate, curba DSC prezintă efecte termice suplimentare în zona de peste 400 °C, în timp ce curba TGA înregistrează pierderea de masă corespunzătoare cauzată de descompunerea pirolitică a amestecului de polimeri în atmosferă de azot. Descompunerea principală are loc la temperaturi de peste aproximativ 400 °C și duce la o pierdere completă de masă. Achiziția simultană a ambelor semnale îmbunătățește, de asemenea, încrederea în interpretarea materialelor reciclate complexe. Vârfurile de topire apar în timp ce semnalul TGA rămâne stabil, confirmând faptul că aceste efecte sunt tranziții de fază, mai degrabă decât procese de degradare. În schimb, efectele DSC la temperaturi ridicate se potrivesc cu pierderea de masă înregistrată prin TGA și pot fi, prin urmare, asociate cu descompunerea. Aceste informații combinate sunt valoroase pentru reciclatori și procesatorii de materiale, deoarece oferă informații atât despre identificarea polimerilor, cât și despre stabilitatea termică în cadrul unui singur experiment, fără a fi influențate de pregătirea probei sau de condiții de măsurare diferite.
Rezumat
Analiza simultană TGA-DSC oferă o caracterizare concisă și informativă a unui amestec reciclat de PE-PP. Software-ul „ NETZSCH ” Peak Separation îmbunătățește evaluarea prin separarea vârfurilor de topire care se suprapun și prin facilitarea unei evaluări mai precise a contribuțiilor individuale ale polimerilor. Acest lucru face ca metoda să fie foarte potrivită pentru controlul calității, identificarea materialelor și caracterizarea relevantă pentru proces a amestecurilor de poliolefine reciclate.