BIZALMAS MŐSZAKI JELENTÉS 46303 Dátum: 2006. Június 7. Székhely: Shawbury, Shrewsbury Shropshire SY4 4NR Egyesült Királyság T: +44 (0) 1939 250383 F: +44 (0) 1939 251118 E:
[email protected] W: www.rapra.net PROJEKT SZÁMA: AN0139
ÖREGÍTETT ÉS NEM ÖREGÍTETT POLIETILÉN FÓLIAMINTÁK ÖSSZEHASONLÍTÓ GPC (GÉL PERMEÁCIÓS KROMATOGRÁFIA) VIZSGÁLATA
SYMPHONY ENVIRONMENTAL LIMITED ELSTREE HOUSE ELSTREE WAY BOREHAMWOOD HERTS WD6 1LE
Michael Stephens mőszaki igazgató figyelmébe E-mail:
[email protected]
Ian Bates Szerzık
John Sidwell Fıtanácsadó Polimerek vizsgálata
1
CTR 46303
ÖREGÍTETT ÉS NEM ÖREGÍTETT POLIETILÉN FÓLIAMINTÁK ÖSSZEHASONLÍTÓ GPC (GÉL PERMEÁCIÓS KROMATOGRÁFIA) VIZSGÁLATA
1.
BEVEZETÉS
Egy korábbi projekt (AN0068) keretében poliolefin fóliamintákon elvégzett gyorsított öregítéses vizsgálatok tapasztalatai alapján, valamint a Rapra Technology üzemében 2006. Április 27-én történt megbeszélés után világossá vált, hogy az öregített és nem öregített minták GPC vizsgálata fontos információkkal szolgálhat azzal kapcsolatban, hogy a minták a vizsgált idıtartam alatt milyen mértékben bomlanak le.
A jelentés a következı mintákon elvégzett GPC vizsgálatok eredményeit foglalja össze:
1.
99% LDPE + 1% oxidáció hatására lebomló MB, nem öregített
2.
99% LDPE + 1% oxidáció hatására lebomló MB, 7 nap UV fénycsöves öregítés
3.
99% LDPE + 1% oxidáció hatására lebomló MB, 7 nap hıöregítés
4.
3-as számú referenciafólia – nem öregített
5.
3-as számú referenciafólia – 9 nap hıöregítés
2
CTR 46303
2.
VIZSGÁLAT
2.1
MAGAS HİMÉRSÉKLETŐ GÉL PERMEÁCIÓS KROMATOGRÁFIÁS VIZSGÁLAT
2.1.1 A MINTÁK ELİKÉSZÍTÉSE
Mindegyik mintából egy oldat készült oly módon, hogy 15 mg mintához 15 ml oldószert adtunk, majd felmelegítettük, és 190°C-on 20 percig ráztuk. Ezután az oldatokat 160°C-ra hőtöttük, majd 2 µm lyukbıségő fémszőrın keresztül üvegfiolákba töltöttük.
A fiolákat egy melegített automata adagolóba töltöttük, amely 30 percnyi hıkiegyenlítıdés után automatikusan mintát injektált mindegyik fiolából.
Az ebben a részben szereplı tömeg-, térfogat-, idı-, és hımérsékleti adatok közelítı értékek.
2.1.2 A KROMATOGRÁFIÁS VIZSGÁLAT PARAMÉTEREI
Berendezés:
Polymer Laboratories GPC 220
Oszlopok:
Plgel guard és 2 mixed bed-B, 30 cm, 10 µm
Oldószer:
1,2,4-triklór-benzén antioxidánssal
Áramlási sebesség:
1,0 ml/perc (névleges)
Hımérséklet:
160°C (névleges)
Érzékelı:
refraktív index (és Viscotek nyomáskülönbség)
Az adatok győjtése és elemzése a Viscotek ’Trisec 3.0’ szoftverével történt.
A minták analitikai vizsgálata 2006. május 17. és 31. között történt.
3
CTR 46303
3.
EREDMÉNYEK
A minták vizsgálata két menetben történt, az öregített és a nem öregített minták összehasonlítását szolgáló eredmények pedig csoportosítva kerültek jelentésre.
20 perc rázás és melegítés után minden minta teljesen oldott állapotban volt. A szőrés és a kromatográfia során nem merült fel probléma.
A vizsgálatok során alkalmazott GPC rendszer kalibrációja polisztirénnel történt, továbbá a minták és a kalibráló anyag közti kémiai eltérés miatt egy viszkozitási állandókat felhasználó matematikai mővelet is alkalmazásra került (a használt Mark Houwink paramétereket lásd lent). Az eredmények ezért polietilénre értendık, és a számított átlagos molekulatömeg és polidiszperzitás értékek (MW/MN) szerint kerültek csoportosításra.
a
Polisztirén
Polietilén
(kalibráló anyag)
(minták)
0,707
0,725
Log K –3,917
–3,391
4
CTR 46303
3.1
99% LDPE + 1% MB minták
Ez a fejezet a 99% LDPE + 1% MB fóliaminták GPC vizsgálatának eredményeit összegzi. A vizsgálat során a nem öregített fóliát egy UV fénycsöves berendezésben 7 napig öregített és egy melegítıberendezésben 7 napig 70°C-on öregített mintával hasonlítottuk össze.
A vizsgálat két menetben zajlott, az eredményeket az alábbi táblázatok foglalják össze.
A táblázatok az MW, MN és polidiszperzitás adatokat is tartalmazzák.
A nem öregített 99% LDPE + 1% MB minta és a 7 napig UV fénycsöves berendezésben öregített fólia vizsgálati eredményeit összehasonlító táblázat
Vizsgálat száma
MW
MN
MW/MN
99%, 0 nap
B3028
81 000
15 800
5,1
(RTL 8400/1R)
B3033
82 100
16 200
5,1
99%, 7 nap UV
B3027
12 800
3 400
3,8
(RTL 8400/4)
B3030
13 000
3 480
3,7
Minta
Polietilén minták
5
CTR 46303
A nem öregített 99% LDPE + 1% MB minta és a 7 napig 70°C-on melegítı berendezésben öregített fólia vizsgálati eredményeit összehasonlító táblázat
Minta
Vizsgálat száma
MW
MN
MW/MN
%<5,000
99%, 0 nap
B2930
76 900
14 900
5,2
6,9
(RTL 8400/1)
B2934
77 300
14 500
5,3
7,1
99%, 7 nap melegítés B2932
4 560
1 290
3,5
67.7
(RTL 8400/3)
4 510
1 300
3,5
68,1
Polietilén minták
B2935
Az MW értéke mindkét öregítéses eljárás során jelentısen csökkent, a melegítéssel öregített anyag MW értéke pedig 5000, vagyis az ASTM D 6954-04 szabványban jelzett határérték alá csökkent.
Az 1. és 2. ábra az öregített és nem öregített 99% LDPE + 1% MB minták molekulatömeg-eloszlását mutatják.
6
CTR 46303
1. ábra – 7 napig UV fénycsöves berendezésben öregített 99% LDPE + 1% MB
Az ábrák jól mutatják a molekulatömeg-eloszlás jelentıs változását.
7
CTR 46303
3.3
3-as számú referenciafólia
Ez a fejezet 3-as számú referenciafólia-minta GPC vizsgálatának eredményeit mutatja be. A vizsgálat során egy nem öregített fóliamintát egy 70°C-os melegítıberendezésben 9 napig öregített fóliamintával hasonlítottunk össze.
Az alábbi táblázat az MW, MN és polidiszperzitás adatokat tartalmazza.
Minta
Vizsgálat száma
MW
MN
MW/MN
0 nap, Ref 3
B2937
97 200
18 500
5,3
(SRL 8750/1)
B2939
97 600
20 000
4,9
9 nap, Ref 3
B2938
5 550
1 430
3,9
(SRL 8750/2)
B2940
5 660
1 470
3,9
Polietilén minták
Az Mw értéke a 9 napig 70°C-on öregített mintában jelentısen csökkent, megközelítve az ASTM D 6954-04 szabványban jelzett határértéket.
A 3. ábra a minták molekulatömeg-eloszlását mutatja.
Az ábra az értéktartománynak megfelelı léptékő, az y tengely adatai a súlyrész függvényében alakulnak.
8
CTR 46303
3. ábra
4.
KONKLÚZIÓ
A polietilén minták GPC vizsgálatának eredményei szerint az MW értéke minden mintában jelentıs mértékben csökkent.
A 99% LDPE + 1% MB MW értéke a 7 napos UV fénycsöves és hıöregítéses eljárás során egyaránt megközelítette az ASTM D 6954-04 szabványban jelzett 5000-es határértéket, továbbá a referenciafólia MW értéke 9 nap 70°C-on történı öregítés után szintén megközelítette az 5000-es értéket.
A GPC vizsgálatok eredményei igazolják, hogy a polietilén fóliaminták bomlási folyamata az adott vizsgálati körülmények között megfelelt az ASTM D 6954-04 szabvány elvárásainak.
9
CTR 46303
