Solutions for Plastic Evaluation

Význam tématu

Analytická evaluace plastů je klíčová pro zajištění kvality, bezpečnosti a dlouhodobé stability výrobků v automobilovém, elektro­technickém či obalovém průmyslu. Díky kombinaci spektroskopických, chromatografických, termálních a mikroskopických metod lze detailně popsat chemické složení, fyzikálně-mechanické i povrchové vlastnosti polymerních materiálů.

Cíle a přehled dokumentu

Catalog Solutions for Plastic Evaluation shrnuje více než třicet analytických metod, uspořádaných do hlavních oblastí:

• Quality Control – kontrola výrobních šarží a surovin
• Raw Materials – charakterizace polymerů, surovin a kopolymerů
• Product Evaluation – analýza přísad, příměsí, nežádoucích složek, povrchových a vnitřních vlastností
• Hazardous Substances – stanovení toxických kovů a organických kontaminant
• Technické vlastnosti – termální, mechanické a optické parametry

Použitá metodika a instrumentace

Systémově prezentované metody využívají široké portfolio přístrojů značky Shimadzu:

• Spektroskopie FTIR/ATR (IRAffinity-1, IRPrestige-21, AIM-8800)
• NIR-PLS pro rychlé stanovení hydroxylové hodnoty PPG
• HPLC/GPC se semi-preparativní recyklací eluátu (Prominence + Shim-pack GPC)
• GC/MS pyrolyzní analýza (GCMS-QP2010 Ultra + EGA/PY-3030D)
• UHPLC-MS/MS (LCMS-2020), LCMS-IT-TOF pro strukturu a MSn
• MALDI-TOFMS po frakcionaci SEC-AccuSpot-AXIMA
• Termální analýzy (DSC-60, TMA-60, DTG-60)
• Velkoobjemová a kapalinová chromatografie (GC-2014, GC-2010Plus)
• SPM pro mikroskopii povrchů (SPM-9700, WET-SPM)
• FTIR-mikroskopie pro mapování a identifikaci cizorodých částic (AIM-8800)
• UV-VIS-NIR s integrující sférou (SolidSpec-3700, UV-2600/2700, UVmini-1240)
• CT a rentgenová fluoroskopie (inspeXio SMX-90CT/225CT)
• AAS (AA-7000), ICP-AES (ICPE-9000), EDX-720 pro rychlé stanovení kovových kontaminant

Hlavní výsledky a diskuse

• NIR-PLS metoda umožnila kvantifikovat hydroxylovou hodnotu polypropylenglykolu s korelačním koeficientem 0,99996 a SEP 0,009.
• IG-1000 detekuje velikost částic 0,5–200 nm s vysokou citlivostí nezávisle na podílu velkých agregátů.
• Recyklační GPC výrazně zvyšuje účinnost separace polystyrenu při preparativních objemech bez nadměrné spotřeby eluční fáze.
• FTIR-ATR metody (Single Reflectance, polarizovaná měření) rychle určují složení kopolymerů, mikrostruktur cis/trans/vinyl v polybutadienu nebo orientaci PET filmu.
• GC/MS pyrolyzní analýza zachycuje termické produkty degradace polymerů i ultra stopové přísady bez složitého vzorkování.
• LCMS-IT-TOF s MSn a softwarem Composition Predictor identifikoval strukturální vzorec stabilizátoru v polymerním extraktu.
• SEC-AccuSpot-MALDI-TOFMS odhaluje stopové homopolymery a oligomery v kopolymerech díky frakcionaci a automatickému nanášení vzorků.
• DSC, TMA, DTG zpřesnily charakterizaci skelného přechodu, krystalizace, tání vody ve fuel cell membránách i tepelně indukovaných změn objemu a mechanických vlastností.
• SPM a FTIR-mikroskopie lokalizovaly lamelární struktury polymerních filmů, mikroódělení fází a drobné cizorodé vlákna (<5 µm).
• Integrující sféra a colorimetrie UV-VIS poskytly kvantitativní i barevné údaje pro plastové povrchy.
• CT a průtoková fluoroskopie odhalily orientaci vláken v GFRP a distribuci vody v elektrochemických membránách.
• AAS, ICP-AES a EDX-XRF zajistily spolehlivé stanovení Pb, Cd, Cr(VI), organických ftalátů a halogenů pro legislativní požadavky.

Přínosy a praktické využití

Integrované použití metod umožňuje:

• Rychlou kontrolu kvality ve výrobních linkách i laboratorní vývoj nových materiálů.
• Snížení spotřeby rozpouštědel a času na vzorkování díky bezkontaktním a online měřením.
• Detailní porovnání výrobních šarží, konkurenčních plastů a recyklovaných polymerů.
• Splnění legislativních požadavků RoHS, REACH, ELV a potravinářských norem.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Pokračující miniaturizace a integrace hyphenovaných technik (GC×GC-MS, LC-MSn, FTIR-SPM).
• In situ a online monitoring polymerizačních i tepelných procesů v reálném čase.
• Využití strojového učení k predikci vlastností a optimalizaci procesu.
• Rozvoj neinvazivních zobrazovacích metod a 3D-digitálních modelů materiálů.
• Zavádění zelených solventů a snížení environmentálního dopadu analýz.

Závěr

Katalog Solutions for Plastic Evaluation poskytuje ucelený přehled metod a přístrojů pro granulární poznání polymerních materiálů. Představené techniky zvyšují spolehlivost výzkumu, zkracují dobu analýz a napomáhají k odpovědnému využití zdrojů i splnění legislativních i technických požadavků.

Reference

1. JIS K 1557 Plastics Polyols for Use in the Production of Polyurethane
2. BS EN1122 Method A:2001
3. Shimadzu Application Notes Solutions for Plastic Evaluation 2013