Agilent 4300 Handheld Portable FTIR

Význam tématu

Porozumění vlivu klimatu a stárnutí na vlastnosti a trvanlivost nátěrů je klíčové pro zajištění ochrany a dlouhodobého výkonu průmyslových komponent.
Non-destruktivní monitorování chemických a fyzikálních změn umožňuje rychlé reakce, optimalizaci formulací a snížení nákladů spojených s destruktivními testy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo sledovat chemické změny v dvousložkové epoxidové pryskyřici nanesené na Q-panelu během akcelerovaného stárnutí podle protokolu ASTM G155.
Pomocí Agilent 4300 Handheld FTIR a weatherometru byly po dobu 56 dnů pořizovány diffuse reflectance spektra v jedenácti časových intervalech.

Použitá metodika a instrumentace

Stárnutí probíhalo v následujících krocích podle ASTM G155:

1. Ozařování 55 W/m2 při 340 nm po dobu 102 minut,
2. světlo a rozprašování vody po dobu 18 minut,
3. opakování cyklu po dobu 56 dnů.

Diffuse reflectance FTIR měření bylo nepoškozující, bez přípravy vzorku, 64 skenů při rozlišení 8 cm-1, každé měření trvalo méně než 30 sekund.

Použitá instrumentace

• Agilent 4300 Handheld Portable FTIR spektrometr
• rozhraní pro diffuse reflectance
• weatherometer s protokolem ASTM G155
• standardní Q-panel

Hlavní výsledky a diskuse

IR spektra odhalila fáze stárnutí nátěru:

• Indukční (0–21 dní) – jemné chemické změny,
• Střednědobé (21–35 dní) – výrazné chemické i fyzikální změny,
• Koncové (35–56 dní) – fyzikální degradace a praskání.

Dva PLS modely byly kalibrovány na datech:

• Model I (0–28 dní), chyba predikce ±1,01 dne,
• Model II (28–56 dní), chyba predikce ±1,25 dne.

Více než 100 spekter rozdělených 80:20 pro kalibraci a validaci prokázalo vysokou lineární a prediktivní schopnost modelů.

Přínosy a praktické využití metody

• Non-destruktivní opakované měření jednoho vzorku během testu
• rychlost (<30 s na měření) a absence přípravy vzorku
• vhodné pro vývoj formulací, QA/QC a terénní aplikace
• možnost sledovat reálné venkovní stárnutí pomocí obdobných modelů

Budoucí trendy a možnosti využití

• použití různých typů zrychlených stárnutí (vysoká teplota, solné mlhy, korozivní prostředí),
• rozšíření na další druhy nátěrů (lesklé, matné, speciální fólie),
• optimalizace intervalů měření dle dynamiky změn,
• implementace strojového učení pro predikci životnosti nátěrů

Závěr

Kombinace přenosného FTIR přístroje Agilent 4300 a weatherometru podle ASTM G155 umožňuje efektivní a non-destruktivní sledování chemických a fyzikálních změn epoxidových nátěrů.
Vyvinuté PLS modely poskytují spolehlivé predikce stavu stárnutí s minimálními nároky na vzorky a čas, což zrychluje vývoj formulací i kontrolu kvality.

Reference

• Leung Tang, Alan Rein. 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 5991-6976EN, Agilent Technologies, 2016.