BIZALMAS MŐSZAKI JELENTÉS 46303 Dátum: 2006. Június 7. PROJEKT SZÁMA: AN0139 Székhely: Shawbury, Shrewsbury Shropshire SY4 4NR Egyesült Királyság T: +44 (0) 1939 250383 F: +44 (0) 1939 251118 E: info@rapra.net W: www.rapra.net 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: michael.stephens@symphonyplastics.co.uk Ian Bates Szerzık John Sidwell Fıtanácsadó Polimerek vizsgálata 1
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
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
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 (M W/M N) szerint kerültek csoportosításra. Polisztirén Polietilén (kalibráló anyag) (minták) a 0,707 0,725 Log K 3,917 3,391 4
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 M W, M N 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 Minta Vizsgálat száma MW MN MW/MN Polietilén minták 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 5
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 Polietilén minták 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) B2935 4 510 1 300 3,5 68,1 Az M W értéke mindkét öregítéses eljárás során jelentısen csökkent, a melegítéssel öregített anyag M W 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
1. ábra 7 napig UV fénycsöves berendezésben öregített 99% LDPE + 1% MB Az ábrák jól mutatják a molekulatömeg-eloszlás jelentıs változását. 7
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 M W, M N és polidiszperzitás adatokat tartalmazza. Minta Vizsgálat száma MW MN MW/MN Polietilén minták 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 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
3. ábra 4. KONKLÚZIÓ A polietilén minták GPC vizsgálatának eredményei szerint az M W értéke minden mintában jelentıs mértékben csökkent. A 99% LDPE + 1% MB M W 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 M W 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