Determination of the crystallinity in polymer samples using ARL EQUINOX 100 benchtop X-ray diffractometer
Aplikace | 2018 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Polymerové materiály jsou klíčové pro široké spektrum aplikací od balení po letecký průmysl. Krystalická složka ovlivňuje mechanické a fyzikální vlastnosti plastů, proto je rychlé a přesné stanovení krystalinity zásadní pro výrobu i kontrolu kvality.
Cílem studie je demonstrovat použití stolního difraktometru ARL EQUINOX 100 pro kvalitativní i kvantitativní analýzu krystalinity vzorků polyetylenu a polypropylenu za pomoci Rietveldovy metody.
Analýzu provádí Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 s kohoutkem s Cu lampou 50 W a zakřiveným polohově citlivým detektorem. Pro vyhodnocení byl použit software MDI JADE 2010 spolu s databází ICDD PDF4+ Organic.
Vzorky fólií PE a PP byly měřeny v transmisním režimu pod Cu Kα zářením po dobu pěti minut. Data byla zpracována standardless Rietveldovou metodou s dekonvolucí amorfní složky a výpočtem obsahu krystalické fáze na základě hustoty.
Stanovení krystalinity pro vzorky pomocí Rietveldovy metody ukázalo pro PE1 referenční hodnotu 59,4 % a měřenou hodnotu 54,1 % krystalické fáze s 31,0 % amorfní složkou. U PE2 byly hodnoty 29,3 % a 23,1 % s 61,9 % amorfní fáze. PP1 vykázal 59,9 % vs. 57,5 % a 47,2 % amorfní složky, PP2 pak 45,3 % vs. 39,7 % a 73,6 % amorfní fáze. Výsledky potvrzují schopnost metody rozlišit různé úrovně krystalinity a jejich vliv na vlastnosti polymerů.
Metoda umožňuje rychlé a spolehlivé stanovení krystalinity během méně než deseti minut bez nutnosti složité přípravy vzorků. Je vhodná pro kontrolu kvality ve výrobě i výzkumu a lze ji snadno přenášet i používat v terénu.
Další rozvoj lze očekávat v automatizaci měření, online monitoringu výrobních procesů a aplikaci pokročilých algoritmů umělé inteligence pro zrychlené vyhodnocení dat. Technologie by mohla být rozšířena na nové polymerní systémy a kompozity.
Stolní difraktometr ARL EQUINOX 100 v kombinaci se softwarem MDI JADE 2010 a databází ICDD PDF4+ Organic představuje efektivní nástroj pro rychlé a přesné stanovení typu a krystalinity polymerních materiálů i pro uživatele bez předchozích zkušeností v rentgenové difrakci.
X-ray, XRD
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Polymerové materiály jsou klíčové pro široké spektrum aplikací od balení po letecký průmysl. Krystalická složka ovlivňuje mechanické a fyzikální vlastnosti plastů, proto je rychlé a přesné stanovení krystalinity zásadní pro výrobu i kontrolu kvality.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie je demonstrovat použití stolního difraktometru ARL EQUINOX 100 pro kvalitativní i kvantitativní analýzu krystalinity vzorků polyetylenu a polypropylenu za pomoci Rietveldovy metody.
Použitá instrumentace
Analýzu provádí Thermo Scientific ARL EQUINOX 100 s kohoutkem s Cu lampou 50 W a zakřiveným polohově citlivým detektorem. Pro vyhodnocení byl použit software MDI JADE 2010 spolu s databází ICDD PDF4+ Organic.
Použitá metodika
Vzorky fólií PE a PP byly měřeny v transmisním režimu pod Cu Kα zářením po dobu pěti minut. Data byla zpracována standardless Rietveldovou metodou s dekonvolucí amorfní složky a výpočtem obsahu krystalické fáze na základě hustoty.
Hlavní výsledky a diskuse
Stanovení krystalinity pro vzorky pomocí Rietveldovy metody ukázalo pro PE1 referenční hodnotu 59,4 % a měřenou hodnotu 54,1 % krystalické fáze s 31,0 % amorfní složkou. U PE2 byly hodnoty 29,3 % a 23,1 % s 61,9 % amorfní fáze. PP1 vykázal 59,9 % vs. 57,5 % a 47,2 % amorfní složky, PP2 pak 45,3 % vs. 39,7 % a 73,6 % amorfní fáze. Výsledky potvrzují schopnost metody rozlišit různé úrovně krystalinity a jejich vliv na vlastnosti polymerů.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlé a spolehlivé stanovení krystalinity během méně než deseti minut bez nutnosti složité přípravy vzorků. Je vhodná pro kontrolu kvality ve výrobě i výzkumu a lze ji snadno přenášet i používat v terénu.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj lze očekávat v automatizaci měření, online monitoringu výrobních procesů a aplikaci pokročilých algoritmů umělé inteligence pro zrychlené vyhodnocení dat. Technologie by mohla být rozšířena na nové polymerní systémy a kompozity.
Závěr
Stolní difraktometr ARL EQUINOX 100 v kombinaci se softwarem MDI JADE 2010 a databází ICDD PDF4+ Organic představuje efektivní nástroj pro rychlé a přesné stanovení typu a krystalinity polymerních materiálů i pro uživatele bez předchozích zkušeností v rentgenové difrakci.
Reference
- Thermo Fisher Scientific Inc. Application Note XRAN41117 Determination of the crystallinity in polymer samples using ARL EQUINOX 100 benchtop X-ray diffractometer, 2018
- MDI JADE 2010
- ICDD PDF4+ Organic database
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
XRD investigation of three types of polyethylene films with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
XRD investigation of three types of polyethylene films with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer Author: Gregory Schmidt, XRD Applications Scientist Introduction Polyethylene (PE) is the most common plastic in use today. In 2017 alone, over 100 million tons of PE…
Klíčová slova
goof, goofxrd, xrdcrystalline, crystallinecrystallite, crystallitefilms, filmsamorphous, amorphousldpe, ldpehdpe, hdpelldpe, lldpedensity, densityrietveld, rietvelddiffractometer, diffractometercrystallinity, crystallinityintermolecular, intermolecularpolyethylene
Polymorphism and crystallite size in β-Polypropylene determined with ARL EQUINOX 100 X-ray diffractometer
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Polymorphism and crystallite size in β-Polypropylene determined with ARL EQUINOX 100 X-ray diffractometer Authors: Dr. Simon Welzmiller, Ju Weicai, Application Specialists XRD Introduction Polymer materials are used for a vast number of applications with different demands regarding the resilience of…
Klíčová slova
crystallite, crystalliteresilience, resiliencepolypropylene, polypropylenejade, jadesize, sizepolymorphic, polymorphicmdi, mdipolymer, polymerdiffractometers, diffractometerspolymorphism, polymorphismcrystallinity, crystallinitywattage, wattagestructure, structurecurved, curvedxrd
Phase determination of polymer samples with ARL EQUINOX 100 benchtop X-ray diffractometer
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Phase determination of polymer samples with ARL EQUINOX 100 benchtop X-ray diffractometer Authors: Dr. Simon Welzmiller, Ju Weicai, XRD Application Specialists Introduction In the last century, our society shifted from the age of metals to the age of plastics, from…
Klíčová slova
conveniently, convenientlypolyethylene, polyethylenecrystallographic, crystallographicdiffractometers, diffractometersdiffractometer, diffractometerwattage, wattagestructure, structurecurved, curvedxrd, xrdchiller, chillertransported, transportedspecialists, specialistsdiffraction, diffractiondetermine, determinecps
Explosives in forensic science using benchtop ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer
2021|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE Author: Dr. Simon Welzmiller, Application Specialist, Dr. Henry Pilliere, Research Manager Introduction The analysis of explosives is an important part of forensic science. Due to the ever-present threat of attacks by terrorist organizations and criminals, it is crucial…
Klíčová slova
explosive, explosiveexplosives, explosivesxrd, xrdforensic, forensicchlorate, chloratecrystalline, crystallinediffraction, diffractionreductants, reductantsieds, iedsrooting, rootingtrinitrotoluene, trinitrotoluenewpf, wpfequinox, equinoximprovised, improvisedcontractors
