Estimation of amine value in epoxies with Raman spectroscopy

Význam tématu

Amine value (AV) určuje množství reaktivních aminů v tvrdidle epoxidových systémů. Přesné stanovení AV je zásadní pro optimální poměr složek ve směsi a pro dosažení kompletního vytvrzení epoxidové matrice. Tradiční titrace je sice přesná, ale pomalá, náročná na chemikálie a generuje odpad. Ramenová spektroskopie představuje rychlou, nedestruktivní alternativu vhodnou pro in line měření.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit použitelnost Ramanovy spektroskopie jako sekundární metody pro odhad AV epoxidových tvrdidel. Pro porovnání byla použita referenční titrace dle ASTM D2073. Studie zahrnovala kalibraci, validaci a testování modelu na slepých vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

Pro Ramanovu spektroskopii bylo tvrdidlo nejprve rozpuštěno v kyselině octové, aby byly podmínky vzorků identické s titračními. Spektra byla snímána optickou sondou proti stěně kyvety s minimem kontaminace a bez další úpravy vzorku.

Instrumentace

• Ramanův spektrometr s excitací 785 nm a vláknovou sondou BAC102
• Software SpecSuite pro sběr a analýzu spekter
• 907 Titrando s dávkovačem Dosino 50 mL a elektrodou Solvotrode
• Software OMNIS pro řízení a zpracování titrace

Hlavní výsledky a diskuse

Titrační kalibrace prokázala lineární vztah mezi spotřebou kyseliny a AV s koeficientem R2 1,000 a RMSEC 0,018. Intenzita Ramanova pásu při 1003 cm−1 vykázala přímou korelaci s AV (R2 0,9965). Rozšířený chemometrický model zahrnující více pásů dosáhl R2 0,9999 a RMSEC 0,79. Při testování slepých vzorků se odchylka Ramanem predikovaných AV pohybovala mezi 0,1 až 4,4 % s RMSE 2,53.

Přínosy a praktické využití metody

Ramanova spektroskopie umožňuje rychlé, bezkontaktní stanovení AV bez spotřeby činidel a bez destrukce vzorku. Metoda je vhodná pro rychlou kontrolu mezivýrobků i finálních epoxidových produktů v laboratorních i procesních podmínkách, čímž zvyšuje efektivitu a bezpečnost analýz.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může spočívat ve využití pokročilých chemometrických algoritmů, rozšíření kalibrační databáze a implementaci inline monitoringu v reálném čase. Integrace s automatizovaným procesním řízením zvýší robustnost a rozšíří průmyslové uplatnění.

Závěr

Ramenova spektroskopie se prokázala jako spolehlivá sekundární metoda pro odhad aminové hodnoty epoxidových tvrdidel. Vysoká shoda s konvenční titrací, rychlost a jednoduchá obsluha činí metodu cenným doplňkem pro kontrolu kvality a sledování procesů v epoxidových systémech.

Reference

1. Sukanto H Raharjo WW Ariawan D Epoxy Resins Thermosetting for Mechanical Engineering Open Engineering 2021 11 797 814
2. ASTM D2074 07r19 Standard Test Methods for Total Primary Secondary and Tertiary Amine Values of Fatty Amines by Alternative Indicator Method 2025
3. Izumi A Shudo Y Shibayama M Network Structure Evolution of a Hexamethylenetetramine Cured Phenolic Resin Polym J 2019 51 155 160