Analysis of Artificially Weathered PET and a Separate PET Hydrolysis Evaluation Using the 4300 Handheld FTIR
Aplikace | 2014 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Polyethylentereftalát (PET) patří mezi nejpoužívanější termoplasty, například jako materiál rámů nebo náhradních krytů ve fotovoltaice. Předčasné chemické změny způsobené UV zářením, teplem a vlhkostí vedou k fyzikálnímu poškození, praskání a snížení životnosti polymerních dílů. Rychlá a nedestruktivní detekce počátečních změn je klíčová pro návrh vhodných antioxidačních či antihydrolytických přísad a pro hodnocení reálného stavu materiálů v terénu.
Cílem bylo ověřit použitelnost přenosného FTIR Analyzátoru Agilent 4300 Handheld pro sledování raných chemických změn v PET způsobených:
Materiál: 50 µm PET fólie Mitsubishi Hostaphan RNK 50 bez aditiv.
Simulované stárnutí:
Sledování WOM expozice odhalilo na exponované straně růst oxidačních pásů při 1773 a 1690 cm-1 (perestery, aromatické karboxylové kyseliny) a širší pásy 1450–1150 cm-1 (OH deformace, C–O streč). PLS kalibrace (2. derivace + MSC, 5 faktorů) dosáhla R2 = 0,9871 pro 0–10 dní. ER spektra vykázala obdobnou korelaci (R2 = 0,987). Měřením spodní strany fólie lze vyhodnotit difuzi degradantů. Hydrolýza vyvolala méně výrazné změny v aromatických vibracích. PLS model (2. derivace + SNV, 2 faktory) pro 0–14 dní hydrolytického napadení dosáhl R2 = 0,9131 a rozlišuje nízké (0–3 dny), střední (3–7 dní) a vysoké (> 7 dní) poškození.
Integrace mobilních FTIR přístrojů do rutinní inspekce a monitoringu polymerních materiálů v průmyslu. Rozvoj pokročilých chemometrických metod, online datové analýzy a rozšíření aplikace na další polymery, nátěry a kompozity. Miniaturizace senzorů a kombinace s dalšími nedestruktivními metodami (např. Raman, NIR).
Přenosný FTIR Agilent 4300 účinně detekuje počáteční chemické změny PET pod vlivem fotodegradace a hydrolýzy. Multivariátní PLS modely umožňují kvantifikaci stupně poškození, podporují vývoj stabilizačních aditiv a poskytují provozovatelům rychlý nedestruktivní nástroj pro hodnocení stavu polymerních komponent ve fotovoltaice a dalších odvětvích.
FTIR Spektroskopie
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Polyethylentereftalát (PET) patří mezi nejpoužívanější termoplasty, například jako materiál rámů nebo náhradních krytů ve fotovoltaice. Předčasné chemické změny způsobené UV zářením, teplem a vlhkostí vedou k fyzikálnímu poškození, praskání a snížení životnosti polymerních dílů. Rychlá a nedestruktivní detekce počátečních změn je klíčová pro návrh vhodných antioxidačních či antihydrolytických přísad a pro hodnocení reálného stavu materiálů v terénu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo ověřit použitelnost přenosného FTIR Analyzátoru Agilent 4300 Handheld pro sledování raných chemických změn v PET způsobených:
- simulovaným fotodegradace v xenonové komoře (WOM) po 0, 5 a 10 dnech
- hydrolýzou za refluxních podmínek ve vodě po 0, 3, 7, 10 a 14 dnech
Použitá metodika a instrumentace
Materiál: 50 µm PET fólie Mitsubishi Hostaphan RNK 50 bez aditiv.
Simulované stárnutí:
- Komora Atlas XLS+ WOM s xenonovou výbojkou, filtr A
- Intenzita 700 W/m2, teplota 40 °C, kontinuální záření
- Expozice horní (exponovaná) a spodní strana fólie
- Reflux ve destilované vodě při varu, ex-situ měření po vysušení 0–14 dní
- Agilent 4300 Handheld FTIR
- Diamantová ATR a externí reflexní (ER) rozhraní
- Rozlišení 4 cm-1, 64 interferogramů, spektrální rozsah 4000–650 cm-1
Hlavní výsledky a diskuse
Sledování WOM expozice odhalilo na exponované straně růst oxidačních pásů při 1773 a 1690 cm-1 (perestery, aromatické karboxylové kyseliny) a širší pásy 1450–1150 cm-1 (OH deformace, C–O streč). PLS kalibrace (2. derivace + MSC, 5 faktorů) dosáhla R2 = 0,9871 pro 0–10 dní. ER spektra vykázala obdobnou korelaci (R2 = 0,987). Měřením spodní strany fólie lze vyhodnotit difuzi degradantů. Hydrolýza vyvolala méně výrazné změny v aromatických vibracích. PLS model (2. derivace + SNV, 2 faktory) pro 0–14 dní hydrolytického napadení dosáhl R2 = 0,9131 a rozlišuje nízké (0–3 dny), střední (3–7 dní) a vysoké (> 7 dní) poškození.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá a nedestruktivní předpověď stupně degradace PET bez odběru vzorku
- Možnost on-site měření v reálných povětrnostních podmínkách
- Optimalizace výběru antioxidačních a antihydrolytických aditiv
- Podpora údržby a kontroly instalovaných fotovoltaických panelů
- Bezpečnostní výstrahy díky barevným hlášením a Mahalanobisově vzdálenosti
Budoucí trendy a možnosti využití
Integrace mobilních FTIR přístrojů do rutinní inspekce a monitoringu polymerních materiálů v průmyslu. Rozvoj pokročilých chemometrických metod, online datové analýzy a rozšíření aplikace na další polymery, nátěry a kompozity. Miniaturizace senzorů a kombinace s dalšími nedestruktivními metodami (např. Raman, NIR).
Závěr
Přenosný FTIR Agilent 4300 účinně detekuje počáteční chemické změny PET pod vlivem fotodegradace a hydrolýzy. Multivariátní PLS modely umožňují kvantifikaci stupně poškození, podporují vývoj stabilizačních aditiv a poskytují provozovatelům rychlý nedestruktivní nástroj pro hodnocení stavu polymerních komponent ve fotovoltaice a dalších odvětvích.
Reference
- F. Higgins, Non-Destructive Evaluation of Composite Thermal Damage with Agilent’s New Handheld 4300 FTIR, 2014.
- ISO 10640:2011(E), Plastics – Methodology for assessing polymer photoageing by FTIR and UV/Visible spectroscopy.
- S. Junkichi, Radical Migration as an Elementary Process in Degradation, Pure & Appl. Chem., 55(10), 1595–1601 (1983).
- W.J. Brennan, S.J. Sheperd, Developments in Weatherable Polyester Films for Photovoltaic Applications, DuPont Teijin Films.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Molecular Spectroscopy Application eHandbook
2017|Agilent Technologies|Příručky
Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF COATINGS OTHER COATING TECHNOLOGIES GATHER RICH INSIGHTS FROM COATINGS ANALYSIS Molecular Spectroscopy Application eHandbook Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF…
Klíčová slova
ftir, ftircoating, coatingcoatings, coatingsmeasurements, measurementsreinforced, reinforcedpet, petanodization, anodizationthickness, thicknessaluminum, aluminumfiber, fibereasuring, easuringreflectance, reflectancehome, homeidentification, identificationautoclave
Agilent 4300 Handheld Portable FTIR
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Agilent 4300 Handheld Portable FTIR Coatings Analysis: Non-Destructive Testing (NDT) of an Industrial 2K Epoxy Resin-coated panel undergoing accelerated weathering using the ASTM G155 protocol Application Note Authors Introduction Leung Tang and Alan Rein It is crucial to understand the…
Klíčová slova
weathering, weatheringaging, agingchanges, changesdiffuse, diffusecoatings, coatingsmodel, modelcoating, coatingcover, covercabinet, cabinetepoxy, epoxypls, plschemical, chemicalmultivariate, multivariateformulations, formulationsaccelerated
Non-Destructive Evaluation of Composite Thermal Damage with Agilent’s New Handheld 4300 FTIR
2014|Agilent Technologies|Aplikace
Non-Destructive Evaluation of Composite Thermal Damage with Agilent’s New Handheld 4300 FTIR Application note Materials Author Frank Higgins Agilent Technologies Danbury, CT, USA Introduction Carbon or graphite fiber composites are replacing metal structures and parts in many industries, such as…
Klíčová slova
composites, compositescomposite, compositethermal, thermalabsorbance, absorbancesanded, sandeddamage, damagermsep, rmsepepoxy, epoxycarbonyl, carbonylsecv, secvmeasuring, measuringftir, ftirspectra, spectrainfrared, infrareddestructive
Agilent 4300 Handheld FTIR Spectrometer
2025|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Agilent 4300 Handheld FTIR Spectrometer AT-SITE. IMMEDIATE RESULTS. TRUE NON-DESTRUCTIVE ANALYSIS. BRING THE POWER OF FTIR SPECTROSCOPY OUT OF THE LAB… AND TO THE SAMPLE From improving composite bonding… to performance-testing of coatings… to verifying polymer identity and authenticity… to…
Klíčová slova
coatings, coatingssurfaces, surfacesftir, ftircomposition, compositioninterface, interfacemicrolab, microlabmeasure, measureatr, atrdamage, damagecuring, curingsurface, surfaceagilent, agilentcoating, coatingmct, mctuniformity