Plastik/Polimer
Polimer digunakan dalam pelbagai bidang seperti bahan pembungkus makanan, pembungkusan ubat, dan bahan dan produk industri. Sifat dan kefungsian bahan polimer bergantung kepada pelbagai faktor, termasuk berat molekul, taburan berat molekul, struktur kimia molekul (struktur primer), morfologi rantai molekul (struktur sekunder) bergantung pada sudut putaran ikatan kimia, dan struktur kristal atau bukan kristal bagi molekul dalam dan antara molekul dan struktur segregulit, serta struktur segregat. orientasi (struktur pesanan lebih tinggi).Adalah amat penting untuk menganalisis dan menilai struktur dan sifat polimer serta korelasi antara kedua-dua faktor ini, dan untuk menyalurkan hasil analisis dan penilaian ini ke tapak pembangunan dan pembuatan untuk meningkatkan prestasi dan kawalan kualiti bahan polimer dan produk polimer. Sebaliknya, industri di Jepun disokong oleh molekul berfungsi, yang menjadi lebih maju dan lebih rumit. Ini menjadikannya lebih sukar untuk mencirikan polimer sedemikian, dengan meningkatkan kepentingan pelbagai analisis yang menggabungkan pelbagai kaedah analisis.
Halaman ini memperkenalkan pelbagai jenis instrumen yang digunakan untuk analisis polimer dan aplikasinya.
Analisis Pelbagai Bahan Polimer
Analisis Botol PET untuk Ujian Pendedahan Luar
Kaedah ujian
Mematuhi JIS Z 2381 (Keperluan Umum untuk Ujian Pendedahan Atmosfera)
Jenis ujian: Pendedahan langsung
Sudut pendedahan: 20 darjah muka selatan
Tempat ujian: Miyakojima, Okinawa
Tempoh pensampelan: 0.5, 1, dan 2 tahun
Tarikh mula: November 2020
Pengiktirafan: Sampel disediakan dengan ihsan Majlis Kitar Semula Botol PET untuk penilaian kemerosotan botol PET melalui ujian pendedahan luar.
Pemerhatian Morfologi Permukaan PET Menggunakan SEM
Dengan menggunakan SEM, permukaan dan permukaan PET baharu yang terdedah kepada suasana luar selama 1 dan 2 tahun diperhatikan pada pelbagai pembesaran. Memandangkan SEM menggunakan rasuk elektron sebagai sumber penyinaran, pengaruh cas mesti dipertimbangkan apabila memerhati permukaan polimer yang sangat penebat. Walau bagaimanapun, dengan memerhati pada voltan kejadian rendah, cas pada permukaan sampel boleh dikurangkan, dan morfologi permukaan polimer boleh divisualisasikan tanpa salutan konduktif. Di samping itu, dengan memperoleh imej elektron sekunder permukaan, adalah mungkin untuk mendapatkan imej dengan kedalaman fokus yang besar, yang sukar diperoleh dengan mikroskop optik serta memerhatikan struktur mikro permukaan secara terperinci.
Contoh: Permukaan filem PET
Pemerhatian Keratan Rentas oleh TEM
Keratan rentas berhampiran permukaan sampel diperhatikan menggunakan mikroskop elektron penghantaran. Keputusan menunjukkan bahawa perubahan struktur muncul pada kedalaman 1 μm pada permukaan sampel dengan usia ujian pendedahan luar.
Analisis Degradasi oleh Reaktif Pyrolysis GC-MS
Komponen, yang merupakan produk pirolisis tindak balas yang diperolehi daripada rantai utama PET telah dikesan dengan kuat. Ini adalah komponen biasa sebelum dan selepas penyinaran UV. Hasil daripada analisis perbezaan ujian pendedahan luar antara 0 tahun dan 2 tahun, ciri komponen ujian pendedahan luar diperhatikan pada masa pengekalan 11.37 minit dalam jumlah kromatogram arus ion (TICC). Komponen puncak yang meningkat daripada ujian pendedahan luar adalah sama seperti yang meningkat disebabkan oleh penyinaran UV pada filem PET yang diterangkan pada halaman 36. EIC telah dicipta pada puncak asas komponen ★untuk mengesahkan perubahan nilai kawasan berkenaan dengan masa penyinaran UV (nilai purata n = 3). Hasilnya, didapati terdapat peningkatan pesat dalam tempoh satu tahun pendedahan luar, dan kadar peningkatan menjadi beransur-ansur selepas itu.
Analisis Degradasi oleh MALDI-TOFMS
Sebelum ujian pendedahan luar, satu siri yang diperolehi daripada oligomer kitaran PET telah diperhatikan terutamanya. Selepas ujian pendedahan luar, siri COOX/COOX terminal (X = H, Na), yang diandaikan mempunyai carboxy terminus yang diperolehi daripada tindak balas fotooksidasi, diperhatikan. Ini adalah sama dengan siri yang diperhatikan oleh penyinaran UV ke PET yang dilaporkan pada halaman 36. Apabila nisbah keamatan ion siri dengan oligomer kitaran dan terminal karboksi ditentukan, siri terminal karboksi meningkat. Didapati bahawa kadar kenaikan pada tahun kedua adalah kurang berbanding tahun pertama.
Pencirian Polimer oleh Penyelesaian JEOL
Polimernote
Instrumen JEOL dan aplikasinya untuk analisis polimer disenaraikan dalam PDF.
Sila lihat PDF ini juga.
Analisis Permukaan & Instrumen Pemerhatian Morfologi
Mengimbas Mikroskop Elektron (FE-SEM)
Mikroskop Elektron Pengimbasan (SEM) ialah instrumen untuk pengimejan permukaan spesimen dengan menyinarinya dengan pancaran elektron terfokus dan melakukan imbasan dua dimensi. SEM mengesan pelbagai isyarat termasuk elektron sekunder, elektron berselerak belakang dan sinar-X ciri yang dihasilkan oleh penyinaran pancaran elektron untuk mendapatkan morfologi permukaan spesimen, maklumat kristal dan maklumat kimia (komposisi, dll.). Disebabkan kemudahan operasi untuk pemerhatian morfologi dan analisis kawasan setempat spesimen pukal, SEM digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi daripada penyelidikan asas kepada kegunaan industri.
Mikroskop Elektron Penghantaran (TEM)
Mikroskop elektron penghantaran (TEM) ialah alat untuk memerhati struktur dalaman spesimen dengan menghantar rasuk elektron melalui spesimen filem nipis. Ketebalan spesimen untuk TEM adalah kurang daripada 100 nm. Secara amnya, kerana bahan polimer terdiri daripada unsur-unsur ringan, adalah perlu untuk melakukan pewarnaan dengan logam berat. Selain memerhati struktur halus, TEM juga boleh melakukan pembelauan elektron untuk menentukan keadaan kristal spesimen, analisis unsur, dan pembinaan semula tiga dimensi dengan kaedah tomografi.
Instrumen Analisis Kimia
Spektrometer Jisim (GC-MS)
Gas Chromatograph-Mass Spectrometer (GC-MS) ialah instrumen untuk pengukuran jisim molekul sebatian meruap yang dipisahkan oleh kromatografi gas. Spektrometer Jisim Kuadrupole (QMS) ialah spektrometer jisim yang paling biasa, yang digunakan untuk pelbagai aplikasi kerana saiznya yang padat dan serba boleh. Baru-baru ini, Spektrometer Jisim Masa-Penerbangan (TOFMS) juga telah mendapat populariti untuk resolusi yang lebih tinggi. Digabungkan dengan pelbagai unit prarawatan, GC-MS boleh menganalisis komponen dalam sampel gas, cecair dan pepejal.
Spektrometer Jisim (MALDI-TOFMS)
Spektrometer Jisim Masa Penerbangan Berbantukan Matriks/Pengionan (MALDI-TOFMS) ialah spektrometer jisim yang mampu menganalisis bahan daripada sebatian berat molekul rendah seperti asid amino kepada sebatian berat molekul tinggi seperti polimer sintetik. JMS-S3000 "SpiralTOF™-plus 3.0" ialah MALDI-TOFMS resolusi kelas tertinggi yang menggabungkan sistem optik ion yang mempunyai trajektori lingkaran proprietari (sistem optik ion SpiralTOF).
Instrumen Analisis Kimia
Sistem Resonans Magnet Nuklear (NMR)
Sistem Resonans Magnetik Nuklear (NMR) ialah instrumen yang digunakan untuk mendapatkan data yang mengaitkan persekitaran kimia tempatan nukleus dengan menyinari sampel dengan gelombang radio semasa ia diletakkan dalam medan magnet statik. Memandangkan setiap nukleus dalam polimer boleh mempunyai persekitaran kimia yang berbeza disebabkan oleh faktor seperti struktur molekul dan struktur kristal, kedudukan puncak yang diperhatikan (nilai anjakan kimia) akan berbeza-beza bergantung pada persekitaran sekeliling. NMR mempunyai sejumlah besar aplikasi untuk kedua-dua larutan dan sampel pepejal kerana ia mampu memperoleh pelbagai data kimia termasuk struktur molekul, struktur hablur, data kuantifikasi dan mobiliti molekul melalui kaedah analisis bukan musnah.
Resonans Putaran Elektron (ESR)
ESR ialah instrumen resonans magnetik yang beroperasi pada prinsip yang sama seperti NMR. Semasa NMR memerhati putaran nuklear sampel dan merekodkan spektrum dalam bentuk gelombang penyerapan, ESR secara selektif memerhatikan hanya putaran elektron bagi elektron tidak berpasangan dalam sampel dan merekodkannya dalam bentuk gelombang terbitan pertama. Ia jauh lebih sensitif daripada NMR. Tindak balas radikal terlibat dalam proses sintesis, degradasi haba, dan photoaging polimer. Banyak tindak balas perencat pempolimeran, antioksidan, dan penyerap cahaya yang digunakan untuk mengawalnya juga dianggap sebagai pengantara radikal. Tindak balas ini boleh diperhatikan menggunakan ESR.
Analisis Permukaan & Instrumen Pemerhatian Morfologi
Spektrometer Fotoelektron X-ray(XPS)
Spektrometer Fotoelektron Sinar-X (XPS) ialah instrumen analisis yang mampu menganalisis keadaan kuantitatif, kualitatif dan ikatan kimia bagi permukaan atas bahan dengan menganalisis fotoelektron yang dijana apabila spesimen disinari dengan sinar-X. Aplikasi lain XPS termasuk pembersihan permukaan spesimen dengan penyinaran ion dan analisis struktur dalaman dengan pengukuran berulang dan goresan.
Analisis Permukaan & Instrumen Pemerhatian Morfologi
Spektrometer Pendarfluor X-ray (XRF)
Spektrometer Pendarfluor X-ray (XRF) membolehkan analisis unsur konstituen dan komposisi dengan mengesan sinar-X pendarfluor yang dipancarkan daripada spesimen yang disinari dengan sinar-X. Untuk bahan polimer, XRF ialah kaedah yang cepat dan boleh dipercayai untuk analisis kawalan kualiti berkaitan dengan keselamatan produk. Ia boleh digunakan untuk penapisan pantas pemangkin sisa yang digunakan untuk pempolimeran, unsur logam berat terhad RoHS (Cd, Pb, Hg, Cr dan Br) serta analisis kandungan aditif tak organik yang digunakan untuk penambahbaikan fungsi. Kemungkinan penggunaan spektrometer juga termasuk menganalisis deposit dan ketebalan filem rawatan permukaan bukan organik dan mengenal pasti pencemaran yang bercampur semasa proses pembuatan. XRF ialah instrumen analisis unsur yang mampu menganalisis unsur-unsur yang membentuk bahan dengan cara yang tidak merosakkan dengan mudah.
Untuk melihat lebih banyak aplikasi Plastik/Polimer, klik butang.