Measurement of UV-Degraded Polymer Materials Using a Thermal Analyzer
Aplikace | 2022 | ShimadzuInstrumentace
Fotostabilita polymerních materiálů, jako jsou polypropylen (PP) a polyethylen (PE), je klíčová pro jejich dlouhodobé použití v exteriérových aplikacích. UV záření způsobuje chemické a fyzikální změny, které vedou ke zhoršení mechanických vlastností, a proto je nutné tyto procesy přesně sledovat a kvantifikovat.
Studie se zaměřila na kvantifikaci změn v chemické struktuře a termických vlastnostech UV degradovaných vzorků PP a PE. K tomu byly použity tři analytické metody: FTIR pro sledování strukturálních modifikací, DSC pro vyhodnocení teplot tání a entalpie tání a simultánní TG/DTA pro stanovení počátku teploty rozkladu a změny termogramu.
Vzorky ve tvaru desek o tloušťce 1 mm byly naříznuty na plátky 3×3 cm a dále na granulky ≤1 mm3. Každá skupina byla vystavena UV záření po 0, 50, 100 a 550 hodinách.
Kombinace FTIR a termické analýzy umožňuje komplexní posouzení fotodegradace polymerů bez nutnosti izolovat pouze povrchovou vrstvu. Metody jsou vhodné pro QA/QC v automobilovém, stavebním a obalovém průmyslu pro odhad životnosti plastových dílů a výrobků.
UV záření významně ovlivňuje chemické vazby a termické vlastnosti PP a PE. FTIR poskytuje rychlý přehled o strukturálních změnách, zatímco DSC a TG/DTA umožňují kvantifikaci dopadů na tání a rozklad. Pro komplexní hodnocení degradace je vhodné tyto metody kombinovat.
Termální analýza
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Fotostabilita polymerních materiálů, jako jsou polypropylen (PP) a polyethylen (PE), je klíčová pro jejich dlouhodobé použití v exteriérových aplikacích. UV záření způsobuje chemické a fyzikální změny, které vedou ke zhoršení mechanických vlastností, a proto je nutné tyto procesy přesně sledovat a kvantifikovat.
Cíle a přehled studie
Studie se zaměřila na kvantifikaci změn v chemické struktuře a termických vlastnostech UV degradovaných vzorků PP a PE. K tomu byly použity tři analytické metody: FTIR pro sledování strukturálních modifikací, DSC pro vyhodnocení teplot tání a entalpie tání a simultánní TG/DTA pro stanovení počátku teploty rozkladu a změny termogramu.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky ve tvaru desek o tloušťce 1 mm byly naříznuty na plátky 3×3 cm a dále na granulky ≤1 mm3. Každá skupina byla vystavena UV záření po 0, 50, 100 a 550 hodinách.
- FTIR spektroskopie pro detekci absorpčních pásů O–H, C=O a C–O–C
- DSC-60Plus s elektrickým chlazením TAC-60i (rozsah 20 → 200 °C → 20 → 200 °C, 10 °C/min, N2, vzorek ~5 mg)
- Simultánní TG/DTA (DTG-60) (rozsah RT → 600 °C, 10 °C/min, N2, vzorek ~7 mg)
Hlavní výsledky a diskuse
- FTIR: U PP i PE se prodlužující dobou UV expozice zřetelně zvyšuje absorpce pásů hydroxylových a karbonylových skupin, u PP je degradace výraznější.
- DSC: PP vykazuje posun tání (1. i 2. ohřev) směrem k nižším teplotám a rozšíření tání, pokles entalpie tání. U PE je posun v první cyklu minimální, ale ve druhém ohřevu je viditelná změna píku.
- TG/DTA: U obou polymerů se s délkou UV záření snižuje počátek rozkladu (420–440 °C) a DTA vykazuje obdobný pokles teplot tání jako DSC.
Přínosy a praktické využití metody
Kombinace FTIR a termické analýzy umožňuje komplexní posouzení fotodegradace polymerů bez nutnosti izolovat pouze povrchovou vrstvu. Metody jsou vhodné pro QA/QC v automobilovém, stavebním a obalovém průmyslu pro odhad životnosti plastových dílů a výrobků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření analýzy o Ramanovu spektroskopii či pyrolytickou GC/MS pro detailnější identifikaci produktů degradace
- Studium vlivu atmosférických podmínek (vlhkost, kyslík) na rychlost a mechanizmus degradace
- Implementace strojového učení pro automatickou klasifikaci spektrálních a termických dat
Závěr
UV záření významně ovlivňuje chemické vazby a termické vlastnosti PP a PE. FTIR poskytuje rychlý přehled o strukturálních změnách, zatímco DSC a TG/DTA umožňují kvantifikaci dopadů na tání a rozklad. Pro komplexní hodnocení degradace je vhodné tyto metody kombinovat.
Reference
- Shimadzu Corporation: UV degradation plastic library pro analýzu molekulárních změn polymerních materiálů
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Application Data Book - Polymer and Electronic Material
2025|Shimadzu|Příručky
C160-E010B Thermal Analysis 60 Series Application Data Book Polymer and Electronic Material Contents Plastic Quantification of Reinforcing Materials 1.1 Influence of heat treatment on polyethyleneterephthalate (PET) -------------------- 1 6.1 Quantification of glass fiber in polyethyleneterephthalate (PET) ------------------- 20 1.2 Heat…
Klíčová slova
explanation, explanationdsc, dsctemp, tempamount, amountrate, ratetga, tgasample, sampleheating, heatingdecomposition, decompositionprogram, programtemperature, temperaturedta, dtainstrument, instrumentanalytical, analyticalmelting
Characterization of Polyethylene Materials by Thermal Analysis
2021|Shimadzu|Aplikace
Application News No. Thermal Analysis Characterization of Polyethylene Materials by Thermal Analysis T160 Polyethylene (PE) is the most widely used polymer material, with applications including films, general molded products, electrical insulation, ropes, hoses, and others. PE is classified by density…
Klíčová slova
dta, dtadecomposition, decompositiondsc, dsctma, tmathermal, thermaltemp, tempmelting, meltingfusion, fusionheat, heatpolyethylene, polyethylenesoftening, softeningʊʊʊhdpe, ʊʊʊhdpeʊʊʊldpe, ʊʊʊldpeldpe, ldpetga
Recycled Plastic Analysis Solutions
2024|Shimadzu|Brožury a specifikace
C10G-E105 Recycled Plastic Analysis Solutions Recycled Plastic Various plastic recycling measures are being implemented in response to growing awareness about needing to establish a carbon-free and recycling-oriented society. The typical process involves collecting, sorting, shredding, washing, drying, and otherwise processing…
Klíčová slova
plastic, plasticpla, plaannealing, annealingmeasurement, measurementabs, absmold, moldhardness, hardnessftir, ftirspectrophotometer, spectrophotometerray, rayresin, resinextract, extractsorting, sortingfourier, fourieranalysis
Thermal Characterization of Virgin and Recycled PET
2025|Shimadzu|Aplikace
Differential Scanning Calorimeter Simultaneous TG/DTA Application News Thermal Characterization of Virgin and Recycled PET Atsuko Naganishi User Benefits The DSC-60 Plus differential scanning calorimeter can evaluate the melting temperature and crystallization temperature of materials. Thermal stability can be…
Klíčová slova
pet, petheating, heatingfibers, fibersrecycled, recycledvirgin, virgindta, dtamelting, meltingcooling, coolingdsc, dscfirst, firstinquiry, inquirybehavior, behaviorthermal, thermalsecond, secondtemperature