Analysis of Polymers and Plastics

Význam tématu

Spolehlivá kontrola kvality a analýza poruch plastů a polymerů je klíčová pro efektivní výrobu, minimalizaci odpadu a zajištění požadovaných vlastností finálních produktů. V praxi se široce využívají komplexní materiály s různými polymerními matricemi, plnidly a přísadami, jejichž správné složení a homogenita musí být průběžně ověřovány. FT-IR spektroskopie nabízí rychlou a neinvazivní metodu pro identifikaci, kvantifikaci i lokalizovanou analýzu těchto složek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem textu je představit řešení pro rutinní kontrolu kvality a analýzu poruch plastových materiálů založená na FT-IR spektroskopii s využitím přístrojů Bruker ALPHA II, LUMOS II, INVENIO a jejich kombinací s termobalančními metodami. Popisuje pracovní postupy, ukázky detekce defektů i interpretaci termogravimetrických dat doplněných o IR spektra uvolňovaných plynů.

Použitá metodika a instrumentace

Text uvádí následující klíčové přístroje a metody:

• FT-IR spektroskopie pomocí ALPHA II s ATR měřicím modulem pro rychlou identifikaci a kvantifikaci
• FT-IR mikroskopie LUMOS II pro lokalizovanou analýzu defektů a rozložení složek v mikroskopickém měřítku
• FT-IR spektrometry INVENIO spojené s termobalančními přístroji (TG-IR) pro detailní studium termodynamických přechodů, stability a rozkladných reakcí
• Termobalance PERSEUS TG 209 F1 (integrované řešení) a STA 449 F1 Jupiter spojené s externími plynovými buňkami pro TG-IR analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Rychlá a bezpřípravná analýza ATR-FT-IR umožňuje ověření identity surovin, přísad i finálních výrobků do jedné minuty. FT-IR mikroskopie identifikuje malé inkluze, kontaminanty a defektní vrstvy s mikrometrovým rozlišením. Kombinace TG-IR odhaluje rozkladné kroky a složení uvolňovaných produktů např. při rozkladu EVA ukázala postupné uvolňování kyseliny octové a polymerního základu. Dále jsou demonstrovány aplikace pro rozlišení polyamidů, kvantifikaci plniv a dokončovacích látek, analýzu vrstev multilayer obalů nebo determinaci stupně vytvrzení nátěrů.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýz a odstranění nutnosti chemických přípravků
• Neinvazivní identifikace složek a kontaminantů
• Možnost lokalizované analýzy poruch pomocí mikroskopie
• Detailní informace o tepelných a rozkladných procesech v reálném čase
• Snížení nákladů na spotřební materiál a provoz

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření aplikací FT-IR mikroskopie pro analýzu nanomateriálů a kompozitů
• Integrace s pokročilými datovými a strojově učenými nástroji pro automatizovanou diagnostiku
• Zlepšení citlivosti a rychlosti TG-IR systémů pro sledování složitých chemických reakcí
• Využití přenosných FT-IR systémů přímo ve výrobních provozech

Závěr

FT-IR spektroskopie a mikroskopie ve spojení s termobalančními metodami představují silný nástroj pro komplexní kontrolu kvality, analýzu poruch a výzkumné aplikace v oblasti polymerů a plastů. Při nasazení moderních přístrojů Bruker ALPHA II, LUMOS II a INVENIO lze dosáhnout rychlých, spolehlivých a nákladově efektivních výsledků s vysokým rozlišením a minimální přípravou vzorků.