Polyethylene content determination in polypropylene pellets by NIRS

Význam tématu

Recyklace polyolefinů je klíčová pro udržitelnou produkci plastů a snižování environmentální zátěže. Rozlišení obsahu polyetylenu (PE) v polypropylenu (PP) je při recyklaci technicky náročné, ale nezbytné pro zajištění požadovaných mechanických vlastností finálních výrobků. Near-infrared spectroscopy (NIRS) nabízí rychlou alternativu ke standardním, časově náročným metodám, jako je DSC.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem Application Note AN-NIR-124 je demonstrovat možnost kvantifikace obsahu PE v PP peletech pomocí NIRS. Studie zahrnuje:

• Výrobu 54 vzorků polymerních směsí s obsahem PE v rozsahu 0,5–35 % hmotn.
• Vážení jako referenční metoda před zkouškou.
• Sběr NIR spekter a vybudování predikčních modelů pro různé rozsahy obsahu PE.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny v kompaudéru a jejich skutečný obsah PE stanoven vážením. Spektra se snímala na přístroji OMNIS NIR Analyzer Solid za rotace vzorku v 100mm kelímku, aby se minimalizoval vliv distribuce velikosti částic. Přehled instrumentace:

• OMNIS NIR Analyzer Solid (Metrohm 2.1071.0010)
• Velký držák OMNIS NIR 100 mm (Metrohm 6.07402.100)
• Velký kelímek OMNIS NIR 100 mm (Metrohm 6.07402.110)
• OMNIS Stand-Alone licence (Metrohm 6.6072.208) s Quant Development software (Metrohm 6.06008.002)

Hlavní výsledky a diskuse

Pro rozsah obsahu PE 0,5–35 % byl dosažen koeficient determinace R²CV=0,987 s chybou kalibrace (SEC) 0,94 % a chybou křížové validace (SECV) 1,10 %. Při omezení rozsahu na 0,5–9 % se R²CV snížilo na 0,950, ale SEC kleslo na 0,51 % a SECV na 0,60 %, což ukazuje na vyšší přesnost v úzkém rozsahu. Analýza trvala pouhé sekundy na vzorek, zatímco DSC vyžaduje přibližně 60 minut.

Přínosy a praktické využití metody

NIRS umožňuje:

• Okamžitou kontrolu kvality při výrobě a recyklaci polyolefinů.
• Snížení provozní doby a nákladů spojených s analýzou PE/PP.
• Možnost rozšíření o stanovení dalších fyzikálních parametrů, např. hustoty.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj NIR technik v oblasti recyklace plastů, včetně:

• Integrace s inline systémy pro kontinuální monitorování výrobních procesů.
• Rozšíření chemometrických modelů o vícekomponentní směsi a degradované materiály.
• Automatizované linky, které kombinují NIRS s dalšími analytickými metodami.

Závěr

Application Note AN-NIR-124 potvrzuje, že NIRS je efektivní a rychlá metoda pro stanovení obsa­hu PE v PP směsích. Umožňuje dosažení nízkých chyb kalibrace i v nízkých koncentracích, přičemž významně zkracuje dobu analýzy oproti DSC. Implementace této techniky v průmyslových provozech přinese úsporu času i nákladů a zlepší kontrolu kvality recyklovaných polyolefinů.

Reference

• Metrohm. Application Note AN-NIR-124: Polyethylene content determination in polypropylene pellets by NIRS.