Frontier Lab Micro UV Irradiator - Rapid photo / thermal oxidative degradation analysis of polymeric materials

Význam tématu

Polymerní materiály ve vystavení UV záření a teplotním vlivům podléhají degradaci, která ovlivňuje jejich mechanické a chemické vlastnosti. Rychlá a spolehlivá metoda hodnocení těchto změn je klíčová pro vývoj odolnějších materiálů v průmyslu a vědeckém výzkumu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo představit přístroj Micro-UV Irradiator UV-1047Xe integrovaný s UV/Py-GC/MS systémem a demonstrovat jeho schopnost zkrátit dobu analýzy photo/thermal-oxidativní degradace polymerů z týdnů na hodiny.

Použitá metodika a instrumentace

• Micro-UV Irradiator UV-1047Xe: xenonová výbojka, 280–450 nm, intenzita až 700 mW/cm2.
• Optické vlákno: vedení UV světla do centra pyrolyzátoru.
• Pyrolyzátor Frontier multi-shot: regulace teploty (do 600 °C) v atmosféře vzduchu nebo inertního plynu.
• TD-GC/MS: kryotrapping sloupcového čela v kapalném N2, Ultra ALLOY kovová kapilární kolona UA+-1 (30 m, 0,25 mm).
• EGA-MS a Py-GC/MS: analýza pozůstatného materiálu po UV ozáření.
• Řízení parametrů: PC přes RS-232C, nastavení intenzity a délky ozáření.

Hlavní výsledky a diskuse

• Polystyren: po 1 h UV při 60°C vznikly produkty benzofenon a acetofenon (RSD <7 %), EGA posun vrcholu o 6 °C dolů, důkaz snížení Mn.
• HDPE: detekce aldehydů (C6–C12), EGA vrchol o 4 °C níže, degradace hlavního řetězce.
• PP: vzorky obsahovaly acetaldehyd, acetone a acetic acid, počátek rozkladu posunut ze 400 °C na 300 °C.
• Přírodní kaučuk (NR): vznik kyselin a ketonů, EGA vrchol o více °C vzrostl – indiciace crosslinkingu.
• Polykarbonát: identifikace bisfenolu A a t-butylfenolu, posun EGA vrcholu dolů, štěpení karbonátových vazeb.
• Polyacetal: uvolnění formaldehydu, trioxanu, esterů; nárůst evoluce plynů <230 °C.
• PolyHEMA: acetaldehyd, acetic acid, ethylene glycol; posun EGA profilu nahoru, indikuje crosslinking.
• Friesova přeměna: online sledování přeměny fenylsalicylátu na dihydroxybenzofenony.

Přínosy a praktické využití metody

• Redukce času testů degradace z týdnů na hodiny.
• Rychlý screening stabilizátorů a aditiv v polymerních směsích.
• Studium fotochemických a vytvrzovacích procesů v reálném čase.
• Využití v QA/QC, vývoji nových materiálů a formulací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Modernizace instrumentace směrem k miniaturizaci a automatizaci, integrace s pokročilou datovou analýzou a umělou inteligencí, rozšíření aplikací na biopolymery a kompozity.

Závěr

UV/Py-GC/MS systém poskytuje efektivní, rychlou a citlivou metodu hodnocení photo/thermal-oxidativní degradace polymerů. Tato platforma zkracuje zkušební čas, zvyšuje přesnost a umožňuje detailní pochopení mechanizmů degradace.

Reference

• Patent JP 4571892
• Patent US7655185B2
• Patent EP1742035