Kontrola jakości gotowego polimeru oraz produktów plastikowych

Illustration QC of finished plastic products

Polimery charakteryzujące się wysoką jakością wykonania są obecne niemal w każdej gałęzi przemysł oraz w każdym aspekcie codziennego życia.  Starannie zaprojektowane i pożądane właściwości polimerów są osiągane na drodze precyzyjnego i złożonego procesu produkcyjnego. W celu zagwarantowania, że gotowe polimery spełnią wszystkie wyspecyfikowane wymagania, kontrola jakości produktu finalnego jest kluczowym etapem na drodze łańcucha produkcyjnego.

Metrohm oferuje dedykowane rozwiązania do oznaczeń następujących parametrów:


Spełnienie wymagań na etapie kontroli jakości

Urządzenia firmy Metrohm wykorzystujące różne techniki analityczne pracują zgodnie z międzynarodowymi normami, tj. ASTM, ISO oraz DIN

> Przekonaj się o zgodności aparatów Metrohm z międzynarodowymi normami

 

Spektroskopia do analizy polimerów

Techniki spektroskopowe posiadają kilka zalet w kontekście wykonywania analiz próbek.  Ogólnie rzecz biorąc, przygotowanie próbki jest ograniczone do minimum albo w ogóle niewymagane, zaś sam pomiar jest nieniszczący w stosunku do próbki.  W wyniku tego, cała procedura analityczna jest prosta oraz szybka,  a dokładne wynik są otrzymywane
w ciągu kilku sekund.

Wykorzystując  analizator NIRS DS2500 Analyzer od Metrohm,  możliwe jest wykonanie pomiaru reflektancji dla polimerów w niemal każdym środowisku. Ten kompaktowy i efektywny analizator pozwala na pomiar wielu parametrów równolegle.

> Dowiedz się więcej na temat NIRS DS2500 Analyzer

> Przekonaj się o możliwościach NIRS DS2500 Analyzer

Sprawdzanie dodatków w gotowym plastiku

Dodatki polimerowe są wykorzystywane w celu modyfikacji właściwości polimerów na różne sposoby, aby: uzyskać odpowiedni kolor, materiał był łatwiejszy w przetwarzaniu i trwalszy w użytkowaniu,  zmienić wygląd, sprawić że będzie bardziej miękki oraz elastyczny. Dlatego też, zawartość tych związków w produkcie gotowym musi zostać zweryfikowana,
aby potwierdzić czy spełnione są określone wymagania.

Wykorzystując spektroskopię, możliwe jest bezpośrednie oznaczenie niskich poziomów dodatków w pelecie polimerowym.  Metrohm opracował przykładowe aplkacje pozwalające na oznaczenie stabilizatora światła  (Tinuvin 770) oraz przeciwutleniacza (Irganox 225),  demonstrując zakres i łatwość zastosowania spektroskopii.

Do pobrania

Sprawdzanie poziomu kopolimeryzacji w gotowym plastiku

Nie do przecenienia jest wpływ sekwencyjnego uporządkowania różnych jednostek monomerów w gotowym polimerze. Wspomniane uporządkowanie determinuje podstawowe właściwości gotowego produktu.

Spektroskopia umożliwia oznaczanie poziomu kopolimeryzacji w peletach polimerowych bez konieczności wcześniejszego przygotowania próbki, pozwalając potwierdzić jakość produktu w łatwy i szybki sposób.

Do pobrania

Szybka identyfikacja zużytych elementów plastikowych z zastosowaniem spektroskopii Ramana

Umiejętne radzenie sobie z odpadami plastikowymi jest jednym
z największych wyzwań przed jakimi staje ludzkość aktualnie,
oraz przed jakimi będzie stawać w przyszłości.  W celu odpowiedniego przetworzenia odpadów plastikowych należy w pierwszej kolejności mieć świadomość jaki rodzaj plastiku chcemy poddać recyklingowi. Spektroskopia Ramana idealnie nadaje się do identyfikacji grup funkcyjnych obecnych w polimerach, odsłaniając jednocześnie szczegółową strukturę polimeru.

Zatem techniki, które aktualnie są wykorzystywane w działach R&D
oraz na produkcji, również mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle przetwarzania produktów plastikowych.  Kluczowym etapem jest odpowiednie posegregowanie materiałów w zależności od rodzaju plastiku, z którego zostały wykonane.  Raman może efektywnie rozróżnić takie materiały jak: ABS, PE, PS, PET, oraz PMMA w odpadach, niezależnie od ich koloru, obecności wody powierzchniowej, deformacji, czy zabrudzenia – I to wszystko w ciągu kilku sekund, bez konieczności zapewnienia kontaktu z danym materiałem.  

> Dowiedz się więcej na temat analizatora Mira M-1

Do pobrania

 

Wyznaczanie stabilności termicznej PVC


PVC oraz inne polimery zawierające w swoim składzie atomy chloru  są jednymi z najbardziej wszechstronnych i przydatnych materiałów syntetycznych, które są obecnie dostępne na rynku. Niestety , powyższe materiały charakteryzują się niską stabilnością termiczną.  W podwyższonej temperaturze, następuje termiczna degradacja polimeru , z jednoczesnym wydzieleniem gazowego kwasu solnego (HCl). Powyższy proces jest poważnym mankamentem, ale może on być w znacznym stopniu wyeliminowany przez dodatek stabilizatorów termicznych. Dlatego też wyznaczanie stabilności termicznej gotowego produtu jest kluczowym etapem podczas kontroli jakości.

Oznaczenie HCl jest opisane w normie ISO 182 Część 3. Opisana metoda wyznaczania stabilności oksydacyjnej polega na wygrzewaniu próbki polimeru, transferze gazowego HCl  (produkt rozpadu) do naczynka z ultaczystą wodą, gdzie  następuje pomiar i rejestracja przewodnictwa 
w sposób ciągły.

Metrohm oferuje dedykowane urządzenie do wyżej opisanej aplikacji: 895 Professional PVC Thermomat. Dzięki temu systemowi możliwe jest analizowanie wielu próbek PVC równolegle, z jednoczesną kontrolą całego procesu z poziomu oprogramowania komputerowego.

> Dowiedz się więcej na temat 895 Professional PVC Thermomat

Jest rzeczą oczywistą, że Metrohm nie tylko dostarcza urządzenia,
ale również aplikacje do wyznaczania stabilności termicznej PVC
oraz innych polimerów zawierających w swojej budowie atomy chloru.  Dowiedz się więcej pobierając aplikacje wymienione poniżej.

Do pobrania

 

Oznaczanie zawartości wody w tworzywach sztucznych

Polimery mają tendencję do absorbowania wody.  Właściwości fizykochemiczne tworzyw sztucznych mogą być zagrożone przez obecność nadmiarowych ilości wilgoci. Podczas procesu formowania,  pozostała obecność wody jest zdolna do reakcji ze stopionym polimerem, w konsekwencji wpływając na pogorszenie jego właściwości fizycznych oraz chemicznych.Dlatego też, zawartość wody w polimerach musi być kontrolowana w celu zagwarantowania odpowiedniej jakości produktu.

Jedną z najczęściej wykorzystywanych metod oznaczania zawartości wody w polimerach jest obliczanie straty masy po suszeniu. Jednakże, powyższa metoda nie oznacza wody w sposób specyficzny i selektywny, a dostarcza informację na temat zawartości wszystkich lotnych składników danej próbki. Poza tym, oznaczanie straty masy po suszeniu jest czasochłonną procedurą.

Wybór alternatywnej metody: kulometryczne miareczkowanie Karla Fischer’a

Jako alternatywę do metody straty masy po suszeniu, Metrohm oferuje kulometryczne oznaczanie zawartości wody,  która jest sprawdzoną
i ugruntowaną techniką, mającą szerokie zastosowanie w kontekście oznaczeń wody w różnych produktach. Z uwagi na fakt, że większość polimerów jest nierozpuszczalna w odczynniku Karla Fischer’a, wilgoć musi zostać termicznie wyekstrahowana z próbki i przetransferowana
do celi kulometrycznej za pośrednictwem strumienia gazu nośnego.  

Proces ekstrakcji  termicznej odbywa się za pomocą urządzenia przystosowanego do tzw. metody piecykowej, która jest sprawdzoną techniką przygotowania próbek podczas miareczkowania Karla Fischer’a, a ponadto jest rekomendowana przez różne normy międzynarodowe
(np. ASTM D 6869-03 lub ISO 15512).

> Dowiedz się więcej na temat powyższego zagadnienia

> Dowiedz się więcej na temat automatycznego miareczkowania kulometrycznego Karla Fischer’a

Do pobrania

Spektroskopia NIR: szybka i nieniszcząca technika

Pomimo faktu, że kulometryczne miareczkowanie Karla Fischer’a jest doskonałą metodą w kontekście oznaczeń zawartości wody w tworzywach sztucznych, to spektroskopia NIR może być preferowaną alternatywą z uwagi na szybkość i nieniszczący charakter analizy.  W celu udowodnienia powyższej tezy, Metrohm opracował  aplikację pozwalającą na oznaczenie zawartości wody w syntetycznych soczewkach kontaktowych.

> Dowiedz się więcej na temat  Metrohm NIRSystems

Do pobrania

 

Oznaczenie jonów halogenków oraz siarki w tworzywa sztucznych: chromatografia jonowa z systemem spalania próbki (Combustion IC)

Kiedy związki organiczne zawierające jony halogenkowe oraz siarkę zostaną poddane spaleniu, powstają toksyczne i niebezpieczne gazy.  W celu wyeliminowania tego zagrożenia na wypadek ryzyka wystąpienia pożaru, niektóre tworzywa sztuczne muszą być poddane kontroli na zawartość halogenków oraz siarki. Oznaczenie powyższych parametrów powinno być rzetelne, wiarygodne, dokładne, oraz pozwalające na oszczędność czasu, jeśli to możliwe.

Chromatografia jonowa z systemem spalania próbki (Combustion IC)  stanowi doskonałą metodę w celu realizacji powyższych zadań.  Podczas analizy, próbka jest poddawana spalaniu, co sprawia że interesujące związki przechodzą w stan gazowy, a następnie są bezpośrednio absorbowane w roztworze, który jest kolejno analizowany za pośrednictwem chromatografii jonowej.  Połączenie chromatografii jonowej z systemem spalania, pozwala na zwiększenie wydajności analiz, oraz polepszenie precyzji i poprawności uzyskiwanych wyników.

CIC jest wysoce wydajną techniką – eksperymenty udowodniły odzysk wzorca na poziomie między 99%  a 102.4% (z wykorzystaniem certfikowanego wzorca granulek polietylenowych zawierających znane stężenia chloru, bromu oraz siarki, polecamy aplikację TA-049 poniżej).

CIC do kontroli jakości bezhalogenowych kabli oraz przewodów elektrycznych

Obecnie, bezhalogenowe kable oraz przewody elektryczne są coraz częściej wykorzystywane w życiu codziennym.  Norma DIN EN 62321-3-2 sugeruje wykorzystanie CIC do określenia całkowitej zawartości bromu w produktach elektrycznych oraz elektronicznych. Chromatografia jonowa
z systemem Combustion jest użytecznym narzędziem w kontekście weryfikacji spełnienia przez polimery wymagań określonych przez prawo,
normy oraz inne specyfikacje (IEC 60502-1, RoHS, itd.).

> Dowiedz się więcej na temat chromatografii jonowej z systemem spalania próbki Combustion

> Dowiedz się więcej na temat zastosowań CIC podczas kontroli jakości polimerów

Do pobrania

 

Woltamperometria: Oznaczanie pozostałości oraz substancji zanieczyszczających

Woltamperometria jest wszechstronną techniką, pozwalającą na oznaczenie elektrochemicznie aktywnych substancji, np. nieorganicznych lub organicznych jonów, ale również związków organicznych o charakterze neutralnym.  Użytkownicy mogą korzystać z szerokiej bazy aplikacyjnej, jednocześnie doceniając relatywnie niskie koszty zakupu oraz eksploatacji urządzenia, krótki czas analizy oraz wysoką precyzję i czułość.

Pozostałości monomerów: styrene w polistyrenie

Po procesie polimeryzacji styrenu do polistyrenu, niewielkie ilości toksycznego i kancerogennego styrenu mogą być nadal obecne
w produkcie gotowym. Dlatego też resztkowa obecność styrenu
w polistyrenie musi być oznaczona, a najprostszą drogą do tego celu
jest wykorzystanie techniki woltamperometrii.

> Dowiedz się więcej na temat woltamperometrii

Do pobrania

Zanieczyszczenia w formie metali ciężkich występujące w tworzywach sztucznych

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations

Woltamperometria pozwala na oznaczenie stężenia metali ciężkich
w dowolnym tworzywie sztucznym. Do tego celu konieczne jest odpowiednie przygotowanie próbki w celu usunięcia matrycy organicznej. Standardowo przygotowanie próbki polega na mineralizacji (np. z użyciem mikrofal), spalenia lub alternatywnie przy użyciu techniki ekstrakcji (z kwasem mineralnym). Analogiczna procesura oczywiście może zostać zastosowana podczas analizy surowców (dowiedz się więcej w tym miejscu).

Przykłady metali, które mogą być oznaczone woltamperometrycznie
w tworzywie PET:

  • antymon
  • kobalt
  • tytan

> Dowiedz się więcej na temat woltamperometrii


    Do pobrania

     

    Pushing the limits with conductive polymers

    In general, synthetic polymers are isolators. However, if they possess an extensive π electron system, they can (semi)conduct electricity.

    The most common conducting polymer (CP) materials are polyaniline, polypyrrole as well as polythiophene and its derivatives. By incorporating doping ions or substituents, metal-like conductivities and other exceptional properties are obtained – from organic light-emitting diodes (OLEDs) to polymer solar cells or conducting polymer-based supercapacitors devices and electrodes. To investigate the electrochemical properties of the conducting polymers or of polymer electrolytes during electrodeposition, in-situ measurements such as electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry are required. In these leading-edge technologies, researchers all over the world rely on Metrohm Autolab instruments.

    > Learn more about electrochemistry from Metrohm Autolab

    Kolejne aplikacje oraz produkty

    Miareczkowanie końcowych grup funkcyjnych w polimerach oraz żywicach

    Obecnie polimery oraz żywice są wytwarzane pod kątem spełnia określonych i pożądanych właściwości fizykochemicznych. W odniesieniu do struktury oraz właściwości polimeru, obecne grupy funkcyjne spełniają decydującą rolę, dlatego takie parametry jak liczba kwasowa oraz hydroksylowa muszą być często analizowane.

    Zapoznaj się z aplikacją Dowiedz się więcej na powyższy temat w sekcji “Kontrola jakości surowców”

    Webinar: Rozwiązania miareczkowe dedykowane trudnym matrycom polimerowym.

    W celu ugruntowania wiedzy na temat oznaczania zawartości wody, jak również analizy liczby kwasowej oraz hydroksylowej
    w trudnych i wymagających próbkach polimerowych, zachęcamy do obejrzenia seminarium internetowego.

    Webinar – seminarium internetowe

    Miareczkowanie do monitorowania enzymatycznej degradacji bioplastików

    Biopolimery, albo bazują na biodegradowalnych materiałach, albo same są biodegradowalne. Dla przykładu polihydroksybutylomaślan (PHB) cechuje się dwiema wyżej wspomnianymi właściwościami.  Enzymatyczna degradacja PHB może być z powodzeniem minitorowana
    z wykorzystaniem miareczkowania alkacymetrycznego. .

    Dowiedz się więcej na temat biosyntetycznego oraz biodegradowalnego polimeru jakim jest PHB.