Giriş
Çocuklar veya evcil hayvanlar için spor malzemeleri ve oyuncaklar genellikle esnek plastiklerden yapılır. Bazı örnekler, duyusal çiğneme oyuncakları, aksiyon figürleri, yumuşak kavrama özellikleri ve her türden toplardır. Kullanılan yaygın bir polimer, plastikleştiriciler eklenerek daha yumuşak ve esnek hale getirilebilen PVC'dir (polivinilklorür). Bu bileşikler polimer zincirine kovalent olarak bağlı değildir ve bu nedenle buharlaşabilir veya tükürük veya ter ile durulanabilir. Ftalatlar gibi plastikleştiricilerin gaz çıkışı zararlı olabilir. Bazı durumlarda bu durum kötü bir kokudan bile anlaşılabilir.
Ftalat ailesinin bir dizi sağlık riskine neden olduğu bilinmektedir. Hormon gibi hareket ederler ve karaciğer hasarı, kısırlık, diyabet, kanser ve daha fazlasına neden oldukları gösterilmiştir. Bu nedenle Avrupa Birliği 2007 yılından bu yana gıda ile temas eden ürünlerde, oyuncaklarda, bebek eşyalarında ve tıbbi malzemelerde bir dizi ftalatı yasaklamıştır.
Ayrışma Davranışı ve Plastikleştiricilerin Tanımlanması
Termal analiz, polimerlerdeki plastikleştiricilerin tespit edilmesine yardımcı olabilir. TGA-FT-IR analizi sayesinde, ürünleri plastikleştirici içerikleri açısından analiz etmek ve kullanılan plastikleştirici türünü belirlemek mümkündür.
Aşağıdaki kullanım örneğinde, farklı oyuncak topların yüzey tabakası small parçalar halinde kesilmiş ve tablo 1'deki ölçüm koşullarına göre PERSEUS® TG 209 F1 Libra® ile ölçülmüştür.
Top no. 1, PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz sırasında birkaç kütle kaybı adımı sergilemektedir, bkz. şekil 1. Bu kütle kaybı adımları, plastikleştirici veya diğer organik katkı maddelerinin buharlaşmasından ve 200°C ile 500°C arasındaki sıcaklık aralığında polimerin pirolizinden kaynaklanmaktadır. İnorganik dolgu maddelerinin ayrışması 500°C ile 700°C arasında tespit edilmiştir. DTG eğrisindeki (kütle kaybı oranı) tepe noktaları, maksimum kütle kaybı oranlarının sıcaklıklarını temsil etmektedir. Gram Schmidt eğrisi genel IR yoğunluklarını gösterir ve DTG eğrisinin ayna görüntüsü gibi davranır ve kütle kaybı adımları sırasında maksimum yoğunlukları da gösterir. Bu, evrimleşen bileşiklerin IR ışını ile etkileşimini kanıtlamaktadır.
Tablo 1: Ölçüm koşulları
| Örnek | Top no. 1 | Top no. 2 |
|---|---|---|
| Örnek kütle | 9.08 mg | 10.38 mg |
| Sıcaklık programı | RT ila 850°C | |
| Isıtma oranı | 10 K/dak | |
| Gaz atmosferi | Azot | |
| Gaz akış hızı | 40 ml/dak | |
IR verilerinin tamamı Şekil 2'de sıcaklık ve dalga sayısına bağlı 3D grafikte gösterilmiştir. TGA eğrisi arkada kırmızı renkte çizilmiştir ve kütle kaybının IR yoğunluğundaki artışla korelasyonunu göstermektedir. Bu örnekte, sadece ilk kütle kaybı adımı daha hassas bir şekilde incelenmiştir. İçerilen plastikleştiricinin detaylı analizi için 2D FT-IR spektrumu çıkarılmış ve evrimleşen bileşikleri tanımlamak için gaz fazı libraries ile karşılaştırılmıştır. 266°C'deki spektrum için di-n-oktilftalat (DOP, mavi) ve bis(2-etilheksil)ftalat (DEHP, yeşil) library spektrumlarına yüksek benzerlik bulunmuştur. Tek bir bileşiğin veya farklı ftalatların bir karışımının salındığı varsayılabilir. Ancak bu karşılaştırma, 1 numaralı topun zararlı ftalatlar içerdiğini açıkça göstermektedir. 1 numaralı topun zararlı ftalatlar içerdiğini açıkça göstermektedir. Takip eden kütle kaybı adımı ftalatların salınımı ile biraz örtüştüğünden, 266°C'de FT-IR vasıtasıyla bir miktar small CO2 de bulunmuştur.
İkinci bir bilye aynı ölçüm koşulları altında incelenmiştir. Her iki TGA ölçümünün karşılaştırması Şekil 4'te gösterilmektedir. PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.Piroliz davranışında açık bir fark gözlemlenebilir. Bununla birlikte, 2 numaralı bilye için de ilk kütle kaybı adımı 200°C ile 280°C arasındaki sıcaklık aralığında tespit edilmiş ve DTG eğrisinde 266°C'de bir pik görülmüştür. Yalnızca FT-IR, içerdiği plastikleştirici hakkında ayrıntılı bilgi sağlayabilir.
Her ikisi de 266°C'de çıkarılan iki bilye numunesi için çıkarılan FT-IR spektrumlarının karşılaştırılması tamamen farklı TitreşimMekanik bir salınım sürecine titreşim denir. Titreşim, bir denge noktası etrafında salınımların meydana geldiği mekanik bir olgudur. Birçok durumda titreşim istenmeyen bir durumdur, enerjiyi boşa harcar ve istenmeyen sesler yaratır. Örneğin, motorların, elektrik motorlarının veya çalışan herhangi bir mekanik cihazın titreşim hareketleri tipik olarak istenmeyen hareketlerdir. Bu tür titreşimlere dönen parçalardaki dengesizlikler, eşit olmayan sürtünme veya dişli dişlerinin birbirine geçmesi neden olabilir. Dikkatli tasarımlar genellikle istenmeyen titreşimleri en aza indirir.titreşim modeli göstermektedir, bkz. şekil 5. Top no 2'nin 266°C'deki spektrumunun (mavi) gaz fazı ile karşılaştırılması library tributil sitrat (yeşil) spektrumu ile açık bir uyum sağlamaktadır. 2 numaralı top için, toksik ftalat plastikleştiricilerin yerini, aynı zamanda plastikleştirici olarak da işlev gören toksik olmayan sitrik ester almıştır.
Özet
Polimerlerin gaz çıkışı ve Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen bir reaksiyonudur. ayrışma süreçleri termal analiz ile araştırılabilir. Termogravimetri, gazların 300°C'nin altında salındığını gösterir. Sadece FT-IR gibi gelişmiş gaz analizleri salınan gazları tanımlayabilir. Bu örnekte, kullanılan farklı plastikleştiricileri tanımlamak ve dolayısıyla toksik ve toksik olmayan katkı maddelerini ayırt etmek mümkün olmuştur. PERSEUS® TG 209 F1 Libra® bu görevi çözmek için mükemmel şekilde uygundur.