آنالیز پیشرفته پلیمر و پلاستیک

آنالیزهای پیشرفته پلیمری در واقع تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته برای تحلیل و بررسی خواص پلیمر هستند. این نوع آزمایش‌ها عمدتا برای تحلیل پیشرفته فرمولاسیون پلیمری و یا خواص پلیمرهای سنتز شده سنتز هستند. آنالیز TGA،FTIR  و DSC  از مهم ترین آزمون‌های مورد استفاده در پلیمرها هستند.

آنالیز توزیع حرارتی یا TGA

آنالیز TGA روشی برای بررسی و کشف نحوه ی رفتار یک ماده در مقابل حرارت می باشد . روش استفاده بدین صورت است که مقدار کمی از ماده ای که می خواهیم آن را بررسی نماییم در دستگاه قرار می گیرد و دستگاه به تدریج و به صورت تناوبی به ماده حرارت می دهد . مقدار ماده ای که در دستگاه قرار می گیرد معمولا در حد چند میلی گرم است.در کنار این دستگاه یک کامپیوتر قرار می گیرد که داده ها را تحلیل می کند.دستگاه جرم نمونه را در دماهای مختلف در حافظه خود ثبت می کند و در نهایت داده ها بر روی یک نمودار رسم می شوند.

 

کاربرد آنالیز TGA  در پلیمر

 

• وزن هر جزء یک کوپلیمر
• تأیید پلاستیکی خاص براساس درجه تجزیه یا اکسیداسیون
• وزن مولفه های فرار یا مایعات جذبی مانند آب، حلال های آلی، سوخت یا روغن
• وزن مواد پرکننده مانند کربن بلک، کربنات کلسیم، تری هیدرات آلومینیوم، سیلیکا، تالک، اکسید روی، دی اکسید تیتانیوم، بنتونیت، کائولین، رس، اکسید استرانسیم، میکا، ، ذرات ضد میکروبی مس یا نقره و...

 

آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی یا DSC

یک ابزار بنیادی در آنالیز حرارتی است و در بسیاری صنایع از قبیل داروسازی، پلیمر، کشاورزی، مطالعه نیمه هادی ها ، صنایع غذایی و غیره کاربرد دارد. در این آزمون مقداری از ماده گرم یا سرد و تغییرات ظرفیت حرارتی آن با گرما ثبت میشود. بررسی تغییرات ظرفیت حرارتی امکان تشخیص انتقالاتی از قبیل ذوب، انتقالات شیشه ای، تغییرات فازی و پخت را میدهد . در کالریمتری روبشی تفاضلی انرژی مورد نیاز برای برقراری اختلاف دمایی صفر بین ماده و نمونه مرجع به صورت تابعی از دما یا زمان اندازه گیری میشود. این آزمون امکان تشخیص اثرات حرارتی گرماگیر و گرمازا، آنتاپی های انتقال و واکنش (مساحت پیکها)، تعیین دماهای انتقال و اندازه گیری ظرفیت گرمایی را فراهم میکند. نمونه باید به خوبی در ظرف نمونه متراکم شود و با ظرف نمونه در تماس حرارتی مناسب باشد تا تعداد حفره ها بین ذرات نمونه به حداقل برسد. بدین ترتیب تاثیر مقدار پایین رسانایی حرارتی هوا بر نتایج DSC ناچیز خواهد بود. گاز N2 با درجه خلوص بالا رایج ترین گاز مورد استفاده می باشد. طبیعت گازی که استفاده میشود تاثیر مهمی بر شکل پیک DSC دارد.

 

کاربرد آنالیز DSC در پلاستیک

• بررسی دمای انتقال شیشه  پلاستیک
• درجه پخت و یا کراس لینک، بهینه سازی زمان پخت، بررسی نسبت مخلوط نسبت چسب های دو بخشی
•  تغییرات یا واکنشهای فاز گرمازا یا گرماگیر، از جمله دمای ذوب و اندازه گیری گرمای همجوشی گرما و دمای کریستالیزاسیون را اندازه گیری میکند

 

طیف سنجی مادون قرمز یا FTIR

 در روش مادون قرمز ارتعاش پیوندها بررسی می‌شود که در اثر تغییر طول پیوند و یا زاویه پیوند در مولکولها صورت می‌گیرد. ارتعاش مولکول‌هایی با ممان دو قطبی دایم ایجاد میدان الکتریکی متغیر بر حسب زمان می‌کند و موجب تاثیر متقابل آن با تابش می‌شود. بنابراین نیاز به این است که ممان دو قطبی آن در حین ارتعاش تغییر کند لذا اکثر مواد به جز مواد غیر قطبی نظیر Cl₂ در این  ناحیه جذب دارند و در نهایت از نسبت درصد عبور برحسب عدد موجی طیف IR حاصل می‌شود.

 

کاربرد آزمون FTIR

پلیمر یا پلاستیک را شناسایی میکند.

 

سایر آزمون‌های مهم برای تجزیه و تحلیل پلیمر

SEM - تجزیه و تحلیل  میکروسکوپیک روبشی

تعیین مورفولوژی، بررسی زبری سطح،  تخلخل 

اشعه ایکس عکس الکترونی یا XPS

• تجزیه و تحلیل شیمیایی گروه شیمیایی کمی پلیمرها

برای تعیین نسبت کریستالی در پلیمر

آنالیز ترمومکانیکی یا TMA یا دیلاتومتری