Handledning

Självstudie 2: Hur man väljer rätt temperaturgränser för mitt prov

Att välja rätt temperaturområde är ett av de viktigaste stegen när man ställer in en DSC-mätning. Om gränserna är för snäva kan viktiga övergångar missas. Om de är för vida kan provet sönderdelas eller förorena DSC-cellen.

I den här guiden förklaras hur man definierar start- och sluttemperaturer som ger tillförlitliga resultat, särskilt för okända återvinningsmaterial.

1. Allmänna regler för inställning av temperaturgränser

✔ Starttemperatur

Minst 50 °C under den första förväntade övergången (eller 5× uppvärmningshastigheten).

Inkludera ett IsotermisktTester vid kontrollerad och konstant temperatur kallas isotermiska.isotermiskt uppehåll på 5 minuter innan värmerampen startas.

För polymerer med mycket låga glasövergångstemperaturer (t.ex. EVA, LDPE) kan kylningen behöva gå långt under 0 °C.

✔ Sluttemperatur

Minst 30 °C över den sista förväntade övergången.

Undvik NedbrytningsreaktionEn sönderdelningsreaktion är en termiskt inducerad reaktion av en kemisk förening som bildar fasta och/eller gasformiga produkter. sönderdelning. Stoppa före synlig försämring, t.ex. rök, rester eller ovanlig baslinjedrift.

💡 Tips: Om sammansättningen är okänd (typiskt för återvunna material), använd TGA för att kontrollera Termisk stabilitetEtt material är termiskt stabilt om det inte sönderdelas under påverkan av temperatur. Ett sätt att bestämma den termiska stabiliteten hos ett ämne är att använda en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet. Om ingen TGA finns tillgänglig, börja med ett bredare intervall och förfina det vid senare mätningar.

Enligt ISO 11357-2:2020 ska starttemperaturen ligga minst 50 °C (eller 5× uppvärmningshastigheten) under den första övergången och sluttemperaturen cirka 30 °C (eller 5× uppvärmningshastigheten) över den sista övergången.

2. Särskilda överväganden för återvunna produkter

Okända blandningar kan kräva en hög starttemperatur (t.ex. -40 °C) och en sluttemperatur som ligger över den högsta polymer som förväntas i blandningen.

Risken för nedbrytning är särskilt relevant för PVC, PVDC eller kontaminerade prover. I sådana fall ska du avbryta tidigt (t.ex. runt 120 °C) om målet är att observera glasövergången utan nedbrytning.

Se till att sluttemperaturen inte är så hög att ugnen blir kontaminerad, särskilt när du arbetar med okända återvinningsmaterial.

Att köra långt över nedbrytningstemperaturen kan orsaka sensorkontaminering och baslinjedrift och kan kräva rengöring och omkalibrering. Väg alltid den information som erhålls mot instrumentskyddet.

3. Exempel på bra respektive dåliga temperaturgränser

✔ Bra exempel: PET-återvinningsmaterial

Start: 0 °C 0 °C
Slut: 290 °C

Resultat: tydlig Tg (~70 °C), kall kristallisation och smälttopp (~250-260 °C).

❌ Dåligt exempel 1: Sluttemperaturen är för låg

PET upphettas endast till 240 °C. Smälttoppen skärs av och Quantify kan inte analysera data på rätt sätt.

❌ Dåligt exempel 2: För hög sluttemperatur

PET upphettas till 350 °C. Nedbrytning påbörjas, baslinjedrift uppstår och rester förorenar degeln.

Tutorial 4: Särskilda överväganden för återvunna material

Återvunna produkter är sällan lika rena och väldefinierade som jungfruliga polymerer. De kan innehålla blandningar, oorganiska fyllmedel, föroreningar eller polymerer som ännu inte omfattas av Quantifys träningsdataset. Dessa faktorer kan komplicera DSC-mätningar och tolkningen av resultaten.

Denna handledning förklarar de viktigaste begränsningarna, riskfaktorerna och hur man tolkar Quantify-resultat korrekt när man arbetar med återvunna material.

1. Blandningar och icke-stödda polymerer

Återvunna produkter innehåller ofta blandningar av flera polymerer, t.ex. PE/PP-blandningar eller flerskiktsmaterial.

Quantify tränas på en definierad uppsättning jungfruliga polymerer och utvalda blandningar. Polymertyper utanför detta dataset kan inte identifieras eller kvantifieras.

Om sådana blandningar misstänks bör DSC-mätningen ändå utföras. Quantify kommer att analysera alla komponenter som stöds och flagga oredovisade toppar för vidare undersökning med hjälp av Proteus^® Identify .

Expertinformation: De svåraste fallen - HDPE och LLDPE

Quantify kan upptäcka föroreningar ner till cirka 1% i många system. Men när polymererna är strukturellt mycket lika blir separationen extremt svår.

Exempel: 1% LLDPE i HDPE

Båda materialen är linjära polyetener med mycket likartat kristallisationsbeteende. De samkristalliserar till en gemensam kristallin fas i stället för att bilda separata smältdomäner.

Som ett resultat visar DSC-kurvan en enda smälttopp istället för två. Den mindre komponenten har inget distinkt termiskt fingeravtryck och kan inte separeras på ett tillförlitligt sätt.

Att ta med sig: Mycket lika polymerer kan förbli omöjliga att skilja åt i DSC, även med Quantify. I sådana fall rekommenderas kompletterande tekniker (t.ex. FTIR eller HPLC).

Expertinfo: Hög variabilitet - PP-H och PP-C

Jämfört med polypropylenhomopolymerer (PP-H) uppvisar polypropylenkopolymerer (PP-C) ett bredare och mer komplext termiskt beteende. Komonomerer stör kristalliniteten, förskjuter smält- och kristallisationstoppar och ger ofta mindre distinkta övergångar.

Dessutom varierar PP-C-kvaliteterna mycket (slumpmässiga, block, slag, blandningar), vilket leder till mycket varierande termogram som är svårare att representera i en enda prediktiv modell.

Att ta med sig: Quantify kan ge meningsfulla insikter om PP-C, men exakta förutsägelser kräver större och mer representativa träningsdataset än för PP-H. Noggrannheten kommer att fortsätta att förbättras i takt med att ytterligare PP-C-data införlivas.

2. Prover med fyllmedel

Oorganiska fyllmedel som CaCO₃, talk eller glasfibrer ger inget DSC-fingeravtryck. Deras närvaro minskar polymerfraktionen i provet och kan förvränga Quantify-resultaten.

För att få meningsfulla resultat ska fyllmedelsinnehållet bestämmas separat och subtraheras från provets vikt före analys.

Typiska metoder:

• TGA (termogravimetrisk analys)
• Test av aska från muffelugn

Expertinformation: Modellbegränsning

Quantify integrerar ännu inte fyllmedel i sina förutsägelser. Det är därför viktigt att korrigera polymermassan. Fullständigt stöd för fyllmedel är en del av produktens färdplan.

3. Föroreningar och nedbrytning

Återvunna produkter kan innehålla tillsatser, stabilisatorer eller nedbrytningsprodukter. Dessa kan orsaka extra toppar, bredare övergångar eller brusiga baslinjer.

Utvärdera alltid den andra värmekurvan noggrant.

Expertinformation: Nedbrytningsmekanismer

Nedbrytning kan påverka smältbeteendet på olika sätt:

• Kedjesplittring (termisk eller oxidativ):
  → lägre molekylvikt → lägre Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smälttemperatur och entalpi
• Polykondensation eller radikal efterkondensation (t.ex. PET, PA):
  → högre molekylvikt → högre Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smälttemperatur och ibland högre entalpi

I praktiken visar upparbetningsstudier att dessa effekter ofta är mindre än den naturliga variationen mellan olika polymerkvaliteter. Quantifys träningsdata tar hänsyn till denna variation, så måttlig nedbrytning förblir vanligtvis inom modellens tolerans.

💡 Tips: Om stark nedbrytning inträffar, sänk sluttemperaturen (se Tutorial: Hur man väljer rätt temperaturgränser för mitt prov) för att skydda degeln och ugnen.

4. Praktiskt arbetsflöde för återvunna material

När du arbetar med återvunna produkter gäller standardarbetsflödet för Quantify, med extra uppmärksamhet på följande punkter:

• Provets homogenitet (pellets vs flingor)
• Förekomst av fyllmedel
• Kurvkvalitet för den andra uppvärmningen
• Oförklarliga toppar eller anomalier

Komponenter som inte stöds eller misstänkta funktioner bör analyseras ytterligare med hjälp av Proteus^® Identify.

(Steg för utförande av mätning och uppladdning beskrivs i Tutorial: Hur man kör en DSC-mätning för Quantify-analys)

5. Polymerer som inte stöds

Om DSC-kurvan innehåller övergångar från en polymer som inte ingår i Quantify-datasetet, kommer kvantifieringsresultatet att äventyras och bli felaktigt.

Proteus^® Identify kan användas för att avgöra vilka polymerer utan stöd som finns. Kvantifiering kommer endast att vara möjlig när den polymertypen ingår i en framtida Quantify-uppdatering.

Expertinformation Proteus^® Identify

Proteus^® Identify jämför termiska övergångar mot ett referensbibliotek. Det är det rekommenderade verktyget för att:

• identifiera polymerer som inte stöds, och
• bygga upp interna referensdatabaser för att upptäcka anomalier och avvikelser.

⚠️ Riskkontroll: När du arbetar med återvunna produkter

• Är provet homogent (pellets) eller varierande (flingor)?
• Har fyllmedel identifierats och korrigerats?
• Har standardmetoden Quantify tillämpats?
• Är den andra värmekurvan ren och tolkningsbar?
• Är nedbrytningseffekter synliga?
• Finns det polymerer som inte stöds och som har flaggats för uppföljning i Proteus^® Identify ?