Analysis of Ultraviolet-Degraded Plastic by Plastic Analyzer

Význam tématu

Analýza degradace plastů je klíčová pro kontrolu kvality výrobních procesů i posuzování životnosti polymerních materiálů. UV záření i teplo mění povrchovou strukturu plastů a vytvářejí obtížně identifikovatelné kontaminanty, což ztěžuje jejich rychlou a spolehlivou charakterizaci.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ukázat využití systému Plastic Analyzer (Shimadzu) založeného na FTIR spektroskopii pro rychlou kvalifikativní analýzu plastů poškozených UV zářením. Demonstrace proběhla na vzorku plastové lamely vystavené dlouhodobému slunečnímu záření.

Použitá metodika a instrumentace

Systém Plastic Analyzer zahrnuje:

• FTIR spektrofotometr IRSpirit™
• ATR příslušenství QATR™-S pro jednorázové měření
• Softwarový balíček Plastic Analysis s macro programem IR Pilot™
• Knihovny degradovaných plastů: UV-damaged (14 typů) a thermal-damaged (13 typů)

Pro měření byly uříznuty tři části z plastové lamely: vnitřní neexponovaná část, část chráněná před přímým slunečním světlem a část na okenní straně s viditelným zežloutnutím. Pomocí IR Pilot byly automaticky nastaveny měřicí parametry, provedeny spektrální analýzy a vyhledání v knihovnách.

Hlavní výsledky a diskuse

Spektrální data odhalila postupnou oxidaci polypropylenu (PP). Vnitřní část odpovídala nepoškozenému PP. U části chráněné vevnitř byla shoda se spektrem PP po 40 h UV expozice. U okenní strany se shoda posunula na spektrum PP po 125 h UV záření. Progrese degradace potvrdily nové absorpční pásy v oblasti:

• ca 3400 cm⁻¹ (O–H strečink)
• ca 1710 cm⁻¹ (C=O strečink)
• ca 1150 cm⁻¹ (C–O strečink)

Tyto změny odrážejí oxidativní destrukci makromolekul.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá kvalifikativní analýza degradovaných plastů bez nutnosti odborné znalosti FTIR.
• Automatizace měření i vyhodnocení pomocí přednastavených knihoven a programů.
• Možnost stanovení stupně degradace a sledování životnosti polymerů.
• Uplatnění v kontrole kvality, výzkumu degradace a analýze mikroplastů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření spektrálních knihoven o další polymerní materiály a podmínky degradace, včetně biologického rozkladu. Dále se předpokládá integrace s velkokapacitními datovými platformami a možnost on-line monitoringu degradace v reálném čase v průmyslových linkách.

Závěr

FTIR-based Plastic Analyzer se ukázal jako účinný nástroj pro rychlé detekování a kvantifikaci degradace plastů vystavených UV záření. Díky proprietárním knihovnám a automatizaci workflow lze snadno a přesně posoudit kvalitu polymerních dílů i sledovat dlouhodobé změny materiálu.

Reference

• S. Iwasaki. Analysis of Ultraviolet-Degraded Plastic by Plastic Analyzer, Shimadzu Application Note No. A647, Jan. 2021.