Introduction
Yttre påverkan som UV-strålning (ljus), temperatur, atmosfäriskt syre eller kemiska/biologiska medier leder till för tidigt åldrande av material, vilket resulterar i en förändring av deras kemiska och fysiska egenskaper. Korrekta åldringshämmare (stabilisatorer) saktar ner åldringsprocessen och förlänger induktionsperioden, dvs. den tid som föregår starten av termooxidativ nedbrytning (kedjenedbrytning, tekniskt fel).
En viktig indikator på oxidationsstabiliteten hos oljor, fetter, smörjmedel, bränslen eller plaster är den oxidativa induktionstemperaturen eller den oxidativa induktionstiden (Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OIT) som kan bestämmas med DSC i standardiserade procedurer.
I praktiken används två olika metoder: dynamiska och isotermiska Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OIT-tester. I den dynamiska tekniken upphettas provet med en definierad konstant uppvärmningshastighet under oxiderande förhållanden tills reaktionen börjar. Den motsvarande oxidativa induktionstemperaturen (även kallad Oxidation Onset Temperature, Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OOT) är densamma som den extrapolerade starttemperaturen för den exotermiska DSC-effekt som uppstår. I isotermiska Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OIT-tester upphettas de material som ska undersökas först under en skyddsgas, hålls sedan vid en konstant temperatur i flera minuter under skyddsgas för att skapa jämvikt och exponeras därefter för en atmosfär av syre eller luft. Tidsspannet från den första kontakten med syre till dess att oxidationen börjar kallas oxidationsinduktionstiden. Detta visas i figur 1.
Många nationella och internationella standarder - t.ex. ASTM D3895 (polyeten), DIN EN728 (plaströrledningar), ISO 11357-6 (plast) och ASTM D525 (flygbränsle) - ger rekommendationer för provberedning och korrekt val av mätförhållanden.
Oxidationstest av smörjoljor och smörjfetter
Oxidationstester på smörjoljor och smörjfetter utförs vanligen med ett högtrycks-DSC-instrument (se figur 2). Ett mottryck genereras - i allmänhet 35 bar - för att förhindra att provet avdunstar. I oxidationsreaktioner används syret dock inte bara för att generera tryck utan även som reaktionspartner. Av denna anledning måste både trycket och gasflödet regleras med största precision.
Bestämning av oxidationsstabiliteten är "ytkänslig". Detta innebär att den olje- eller fettfilm som ska undersökas helst ska ha en slät och enhetlig yta för att säkerställa hög reproducerbarhet av testresultaten. SFI-deglar (SFI står för Solid Fat Index; se diagram i figur 3), som rekommenderas i ASTM D5483 för smörjfetter och ASTM D6186 för smörjoljor, lämpar sig mycket väl för sådana undersökningar.
Ett exempel på detta är skålformade aluminiumdeglar med en ytterdiameter på 6,7 mm och en volym på 85 μl som kan formas med ett tätningsverktyg (inbyggt i en standarddegelpress - se figur 4).
I deglar med plan botten kryper oljor och fetter ofta till kantzonerna vid högre temperaturer. Den effektiva ytan på provet som kan interagera med den omgivande atmosfären minskar därmed i storlek. Detta påverkar Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OIT-resultaten (se figur 5). När analysen utförs i en öppen standarddegel (blå kurva) uppgår Oxidativ induktionstid (OIT) och oxidativ starttemperatur (OOT)Oxidativ induktionstid (isotermisk OIT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning. Oxidativ induktionstemperatur (dynamisk OIT) eller Oxidativ starttemperatur (OOT) är ett relativt mått på ett (stabiliserat) materials motståndskraft mot oxidativ nedbrytning.OIT-tiden (extrapolerad start) till 64,6 min. Som jämförelse kan nämnas att vid analys i en SFI-degel (grön kurva) förkortas OIT-tiden avsevärt (till 46,4 min) på grund av den större effektiva ytan.
Sammanfattning
Med hjälp av DSC-OIT-tester kan jämförande slutsatser dras om materialens stabilitet i förhållande till termooxidativa angrepp. För undersökning av smörjoljor och smörjfetter är NETZSCH High-Pressure DSC 204 i kombination med SFI-deglar perfekt lämpad.