IR-Spectroscopic Analysis of Polymer Fillers and Compatibilizers

Význam tématu

Polymerní materiály v průmyslu často obsahují směsi různých polymerů, plniv a kompatibilizátorů, jejichž poměr ovlivňuje finální vlastnosti plastu. Spolehlivá a rychlá analýza složení je klíčová pro kvalitu výrobků, optimalizaci výrobních procesů a zajištění shody se specifikacemi.

Cíle a přehled studie

Cílem je demonstrovat použití FT-IR spektroskopie s ATR technikou pro identifikaci a kvantifikaci plniv (talc) a kompatibilizátoru (SEBS) v polypropylenových a termoplastických elastomerových vzorcích. Studie popisuje měření, kalibraci a vyhodnocení výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla využita ATR technika s minimální přípravou vzorku, kdy IR záření proniká několik mikrometrů do povrchu. Spektrometr ALPHA II FT-IR je vybaven vysokotlakým platinovým diamantovým ATR modulem a volitelnou ge­rmaniovou destičkou pro měření silně absorbujících vzorků. Uživatelé pracují prostřednictvím intuitivního softwaru OPUS, který podporuje nastavení metod kvantifikace.

Hlavní výsledky a diskuse

1) Identifikace talcu ve vzorcích PP: vzorky s 0–40 % talcu vykazují rostoucí intenzitu širokých pásů kolem 1000 cm⁻¹, 670 cm⁻¹ (Si–O natahovací režimy) a 400 cm⁻¹ (Si–O ohybové režimy). Poměr intenzity těchto pásů koreluje s obsahem plniva a umožňuje kvantitativní stanovení.
2) Kvantifikace styrenu v termoplastickém elastomeru SEBS: pro kalibraci byla vybrána intenzita pásu při 699 cm⁻¹ (deformační vibrace aromatického kroužku). Tříbodový kalibrační model založený na výšce či ploše pásu vykázal R² = 0,9999. Neznámému vzorku byl stanoven obsah styrenu 3,6 ± 0,1 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza (< 1 min) bez přípravy vzorku
• Vysoká přesnost a opakovatelnost měření
• Možnost rozlišení povrchových vrstev laminátů
• Jednoduché nastavení a obsluha i pro méně zkušené uživatele

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých chemometrických přístupů pro rozbor složitých směsí
• Automatizace a online monitoring výrobních procesů
• Rozšíření aplikací na nano-plnivové systémy a recyklované polymery
• Propojení s umělou inteligencí pro rychlejší interpretaci spekter

Závěr

FT-IR spektroskopie s ATR modulem ALPHA II představuje efektivní nástroj pro rychlou identifikaci a kvantifikaci komponent v komplexních polymerních systémech. Robustní konstrukce, minimální nároky na přípravu a intuitivní software umožňují využití metody v rutinní kvalitativní i kvantitativní kontrole.

Reference

Bruker Optics GmbH & Co. KG. IR-Spectroscopic Analysis of Polymer Fillers and Compatibilizers, Application Note M104, 2004.