Analysis of Ultraviolet-Degraded Plastic by Plastic Analyzer

Význam tématu

Analýza degradace a kontaminace plastů je klíčová ve výrobních procesech i ve výzkumu životního prostředí. UV záření a tepelná expozice mění chemickou strukturu plastových materiálů, což může ovlivnit jejich mechanické vlastnosti i riziko vzniku nežádoucích vedlejších produktů. Rychlá a spolehlivá identifikace stupně degradace pomáhá optimalizovat kvalitu výroby, bezpečnost výrobků i pochopení dlouhodobých dopadů mikroplastů v životním prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované aplikace bylo ukázat rychlou kvalifikativní analýzu vzorku plastu vystaveného dlouhodobému UV záření pomocí systému Plastic Analyzer od Shimadzu. Studie demonstruje práci s knihovnami infračervených spekter degradovaných plastů, automatizovaný pracovní postup od měření až po generování výsledné zprávy a porovnání spekter se standardy pro různé úrovně degradace.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byl využit FTIR spektrometr IRSpirit™ s ATR příslušenstvím QATR™-S a softwarovým balíčkem Plastic Analysis, který obsahuje:

• UV-damaged plastics library: spektra 14 plastů expozice UV až 550 hodin v urychlené komůrce
• Thermal-damaged plastics library: spektra 13 plastů po zahřátí na 200–400 ˚C
• IR Pilot™ makroprogram: zajišťuje automatické nastavení parametrů, měření, vyhledávání a tisk reportu

Pracovní postup zahrnoval měření spekter tří částí plastičního dílu: střední (bez expozice), vnitřní strana (zastíněna) a okraj u okna (žloutnutí). Vzorky byly zkoumány v single-reflection ATR režimu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Střední část vzorku odpovídá spektru polypropylenu (PP) bez expozice UV záření.
• Indoor strana vykazuje shodu se spektrem PP po 40 h UV expozice, což indikuje počáteční oxidaci.
• Window side (žloutlá část) odpovídá spektru PP po 125 h UV expozice, s výraznějšími oxidačními produkty.

Postup degradace se odráží vznikem absorpčních pásů u 3400 cm⁻¹ (O–H stretching), 1710 cm⁻¹ (C=O stretching) a 1150 cm⁻¹ (C–O stretching), což potvrzuje progresi oxidace polymerních řetězců pod vlivem slunečního záření.

Přínosy a praktické využití metody

Díky integrovaným knihovnám degradovaných plastů a makroprogramu IR Pilot je analýza dostupná i uživatelům bez hlubokých znalostí FTIR technik. Metoda umožňuje:

• Rychlou identifikaci plastových kontaminant ve výrobních linkách
• Vyhodnocení stupně UV či tepelně indukované degradace
• Podporu analýzy mikroplastů a ekologických vzorků

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k rozšíření databází na další typy polymerů a kompozitů, integraci chemometrických nástrojů a strojového učení pro automatizovanou klasifikaci a predikci míry degradace. Přenosné FTIR přístroje s vestavěnými knihovnami by mohly umožnit terénní monitoring mikroplastů a rychlou kontrolu kvality v průmyslu.

Závěr

FTIR-based Plastic Analyzer poskytuje jednoduchý a vysoce přesný způsob kvalifikativního hodnocení degradace plastů. Automatizovaný workflow zahrnuje nastavení, měření i vyhledávání ve speciálních knihovnách UV- a termálně poškozených plastů, což výrazně zkracuje čas analýzy a zvyšuje opakovatelnost výsledků. Metoda nachází uplatnění v průmyslové QA/QC i environmentálních studiích.