合成聚合物的质量表征与QA符合QA

合成聚合物用于多种应用,包括食品,汽车和包装在内的各种行业。在生产过程中使用的聚合物或聚合物混合物的口径决定了塑料产品的口径。

Therefore, it is essential for raw material identification, material characterization, and other quality assurance tests to be done during every stage of the manufacturing process to ensure consistent batch-to-batch high-quality materials.

用于分析广泛材料的热分析技术之一是热重分析(TGA)。欧洲杯足球竞彩除了DSC,最受欢迎的热力技术外,TGA还提供互补的表征数据。

在受控环境中,TGA测量样品质量变化的数量和速率(速度)是温度或时间的函数。这些测量通常用于确定材料的组成特性及其热和/或氧化稳定性。欧洲杯足球竞彩

该方法可以检查由于氧化,分解或挥发物损失(例如欧洲杯足球竞彩水分)而导致质量损失或增益的材料。它特别有助于研究聚合物材料,例如膜,纤维,热固性,弹性体,复合材料,涂料和油漆。欧洲杯足球竞彩

TGA measurements offer useful data that can be used to decide which materials to utilize for certain end-use applications, estimate product performance, and improve the product’s quality. The following sorts of measurements benefit most from the technique:

  • 氧化稳定性
  • 分解动力学
  • Filler content of materials
  • 多组分材料或混合物的组成分析欧洲杯足球竞彩
  • 产品寿命的估计
  • 反应性气氛对材料的影响欧洲杯足球竞彩
  • 水分和挥发物含量
  • 热稳定性

Perkinelmer提供一系列高性能TGA工具,以满足各种操作需求和应用需求。现代自动采样器是所有TGA仪器的可选功能,用于可靠,无人看管的操作。所有Perkinelmer TGA也可以使用FT-IR,MS或GC/MS修改以进行进化的气体分析。

These examples highlight the PerkinElmer TGA’s expanded capabilities as a useful tool for polymeric characterization and quality assurance.

热稳定性和水分含量

图1中显示了在尼龙6,6牙刷刷毛上产生的TGA结果。该图显示了氮气清洗下尼龙6,6刷毛的质量百分比,这是样品温度的函数。Perkinelmer TGA以20°C/分钟的速度加热了约10 mg的样品。

尼龙6,6刷毛获得的TGA结果显示出热降解。

图1。尼龙6,6刷毛获得的TGA结果显示出热降解。图片来源:Perkinelmer

根据TGA测量值,尼龙6,6聚合物的热降解从482°C开始,总质量损失为99.0%。仍然存在可忽略的惰性残留物(0.15%)。

TGA can be used to measure the little amount of ambient moisture that nylon polymers absorb. This can be seen in Figure 2, which shows an expanded view of the TGA results in the temperature range below the commencement of degradation for the nylon 6,6 sample.

TGA结果尼龙6,6的水莱特损失。

图2。TGA结果尼龙6,6的水莱特损失。图片来源:Perkinelmer

尼龙聚合物开始在56°C左右进化少量水分。TGA测量结果表明该量为0.86%。为了找到这种痕量的水分含量,需要高性能TGA设备。2020欧洲杯下注官网识别这种水分含量至关重要,因为它会显着影响尼龙的最终用途特性和加工能力。

聚合物中的填充含量

复合材料和聚合物中填充含量的评估是TGA的重要应用。填充剂的水平会显着影响最终产品的最终用途特性(热膨胀,刚度和阻尼)。

This is crucial for electronics applications since the amount of filler has an impact on the coefficient of thermal expansion (CTE), which is calculated using the TMA.

印刷电路板的组件需要具有相对相似的扩展性,以防止菌株的积累。使用TGA测量填充物的量,因为它是可能影响热膨胀变化的因素之一。图3显示了在电子应用中采用的充满玻璃的环氧树脂上产生的TGA结果。

环氧玻璃粉的TGA结果。

图3。环氧玻璃粉的TGA结果。图片来源:Perkinelmer

环氧树脂的热降解始于440°C,质量损失为57.4%。样品的清除气体自动在650°C下自动切换为氧气,并以10.5%的质量损失在655°C下燃烧碳残基。

[所有Perkinelmer TGA仪器都可以使用自动气流和气体开关配件,以使进行TGA热氧化研究更加容易]。TGA揭示的惰性玻璃填充剂占环氧树脂质量的31.8%,是样品暴露于氧气后剩下的。

聚合物差异的表征

使用高性能的TGA,例如Perkinelmer提供的分钟可能发生的分钟(但潜在意义)可能会发生变化。TGA由两个不同的高密度聚乙烯(HDPE)容器产生,如图4所示。

两个不同的HDPE瓶的TGA降解。

Figure 4.两个不同的HDPE瓶的TGA降解。图片来源:Perkinelmer

第一个是一个透明的水瓶,第二个是不透明的肥皂容器。肥皂瓶中使用的HDPE树脂包含更多的填充物(2.1%vs. 0.65%),但总体填充物的填充剂较少。对于创建容器,此信息至关重要。

多组分聚合物的组成分析

评估聚合物混合物的组成分析是TGA最重要的应用之一。使用自动逐步TGA,其中TGA仪器会自动加热样品,然后在仪器检测到大量体重减轻时将其保留在等温条件下,可以改善组成表征信息。

结果,重叠的分解事件尽可能分开,从而使聚合物的最精确组成表征。

ABS的表征可说明自动逐步技术如何提供有价值的组成信息。该聚合物合金由丁二烯和圣基质(苯乙烯丙烯腈共聚物)组成。丁二烯是一种橡胶成分,使ABS混合具有适当的影响和韧性属性。

ABS的冲击阻力(通常用于个人计算机和其他电子设备的外壳)对于材料的长期耐用性至关重要。2020欧洲杯下注官网丁二烯橡胶组件的重量过渡距离San共聚物的分解很近。这两个事件无法通过标准TGA区分。

另一方面,自动逐步TGA确实可以解决两个减肥事件并对ABS进行定量组成分析。图5所示的ABS上的自动逐步TGA结果证明了这一点。通过清洁丁二烯橡胶成分与SAN分解的清洁分离提供了出色的表征数据。

自动逐步TGA结果显示ABS显示SAN和丁二烯组件的分离。

Figure 5.自动逐步TGA结果显示ABS显示SAN和丁二烯组件的分离。图片来源:Perkinelmer

Tire elastomers are another example of how the Auto Stepwise technique can provide excellent separation of overlapping weight loss events. These elastomers are made of a mixture of fillers, carbon black, oil extender, and polymer. Using conventional TGA, it is challenging to distinguish the oil from the polymer since the two events heavily overlap.

但是,如图6所示,自动逐步方法可以精确地识别轮胎弹性体的每个部分。具有所需的长期质量的汽车轮胎的开发将从此信息中受益。

轮胎弹性体的自动逐步TGA组成结果显示油,聚合物,碳黑色和填充物的分离。

Figure 6.轮胎弹性体的自动逐步TGA组成结果显示油,聚合物,碳黑色和填充物的分离。图片来源:Perkinelmer

Measurement of Low Level of Volatiles

低水平的挥发物可以对许多聚合物应用产生重大影响。即使是少数挥发物(少于1%)也会对大量生产时如何处理聚合物产生重大影响。

已知低挥发性浓度对注射成型或吹塑过程中的聚合物加工有影响。单个宠物树脂颗粒的挥发性低量如图7所示。

在130°C的温和等温条件下,单个PET芯片的挥发物的低水平发射。

Figure 7.在130°C的温和等温条件下,单个PET芯片的挥发物的低水平发射。图片来源:Perkinelmer

The sample was held for this experiment while it was slightly isothermal at 130 °C. The PET pellet saw a mass loss of 0.219% after 10 hours. Low concentrations of soluble volatile components can alter the flavor of the beverage; hence this is a crucial consideration for PET resins used to produce beverage containers.

这些长期观察是由Perkinelmer的高性能TGA仪器可行的,Perkinelmer具有高水平的敏感性和稳定性。

终生预测的TGA分解动力学

某些聚合物材料,例如电气或通信欧洲杯足球竞彩电缆的涂层,可以使用TGA分解数据估算其有效的产品寿命。样品将三个或更多不同的加热率应用于样品。

分解事件的持续时间因使用各种加热方法而改变。随着施加的加热速率的增加,指示的分解温度上升。该方法建立了温度与聚合物分解时间之间的关系,并且可以利用该知识来建模分解动力学。

TGA来自图8的聚乙烯样品以1至40°C/niutre的速度进行加热。分解在较高的温度下开始,随着加热速度提高。

加热热对聚乙烯热分解的影响。

图8。加热热对聚乙烯热分解的影响。图片来源:Perkinelmer

The TGA Decomposition Kinetics Software from PerkinElmer can then be used to analyze this data. The software’s kinetics analysis gives useful prognostic data on polymeric materials, including lifetime predictions.

The isoconversion curves, which indicate the time to reach a specific level of conversion as a function of temperature, are shown in Figure 9. These are very helpful for evaluating product lifetime.

Isoconversion curves for polyethylene thermal degradation based on kinetics modeling.

Figure 9.Isoconversion curves for polyethylene thermal degradation based on kinetics modeling. Image Credit: PerkinElmer

如果知道所需的临界转换水平,则可以估计在特定操作或最终使用温度下达到必要的临界转换水平需要多长时间。

此信息已从Perkinelmer提供的材料中采购,审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息,请访问Perkinelmer。

Citations

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  • APA

    Perkinelmer。(2022年9月2日)。合成聚合物的质量表征与QA符合TGA。azom。于2022年12月22日从//www.wireless-io.com/article.aspx?articleId=21975检索。

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    Perkinelmer。“合成聚合物的质量表征,符合QA的TGA”。AZoM。22December 2022. .

  • Chicago

    Perkinelmer。“合成聚合物的质量表征,符合QA的TGA”。azom。//www.wireless-io.com/article.aspx?articleId=21975。(2022年12月22日访问)。

  • 哈佛大学

    Perkinelmer。2022。合成聚合物的质量表征与QA符合QA。AZoM, viewed 22 December 2022, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=21975.

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