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高分子材料氧化老化的快速檢測——超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)

來源:QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2018年09月29日 10:57  

   高分子材料是材料域之中的*,但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他傳統(tǒng)材料。不同結(jié)構(gòu)的高分子材料及其各式各樣的用途在許多域中找到了應(yīng)用,滿足了不同行業(yè)的需求。然而,由于各種環(huán)境因素的綜合作用,老化現(xiàn)象不可避免地出現(xiàn)在各個環(huán)節(jié),影響材料的性能和壽命等。及時快速地對高分子材料進(jìn)行檢測已經(jīng)成為日益迫切的需求。

 

   日本Tohoku Electronic Industrial公司生產(chǎn)的超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)已被廣泛應(yīng)用于日本各高校、企業(yè),*,且在日本已開發(fā)出行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)(如下圖)。

 

 

 

1. 何為超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)?

   樣品(如高分子材料、藥品、食品等)在加熱條件下發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生過氧自由基。自由基經(jīng)由降解,產(chǎn)生激發(fā)態(tài)化合物。當(dāng)激發(fā)態(tài)化合物發(fā)生躍遷時,能量以光和熱的形式散發(fā),產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。CLA可通過檢測化學(xué)發(fā)光來分析材料的氧化反應(yīng)與降解程度。

 

 

圖1 超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)

 

 

圖2 CLA工作原理

 

 

2. 超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)如何實現(xiàn)快速檢測?

   CLA采用光電倍增管(PMT)為檢測器,當(dāng)高分子材料處于老化反應(yīng)初期時,微弱化學(xué)發(fā)光產(chǎn)生1st peak。CLA可捕捉到1st peak,實現(xiàn)快速檢測。通過對1st peak的檢測,可快速判斷出同材料內(nèi),不同抗氧化劑的性能,縮短了工作時間,提高了工作效率。

 

 

圖3 CLA實現(xiàn)快速檢測

 

   由圖3可知,在高分子材料老化的不同時期,可依據(jù)不同的變化采用各種方法進(jìn)行表征檢測,但唯有CLA可在氧化物生成初期,通過檢測化學(xué)發(fā)光,從而實現(xiàn)快速檢測。

 

 

圖4 CLA實現(xiàn)1st peak檢測

 

   由圖4可知,三種不同材料的1st peak與各自的氧化誘導(dǎo)期(OIT)呈相同的趨勢。通過比較可知,不同材料的1st peak與其OIT呈相同趨勢。僅僅通過幾分鐘的檢測,便可實現(xiàn)OIT的比較,大縮短了檢測時間。

 

 

3. 超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)的功能應(yīng)用

   CLA可檢測高分子材料的氧化誘導(dǎo)期(OIT)和氧化誘導(dǎo)溫度(動態(tài)OIT),實現(xiàn)對不同高分子材料性能的快速檢測;檢測老化反應(yīng)初期微弱的氧化反應(yīng),判斷材料的老化程度和不同抗氧化劑的性能。

 

 

圖5 CLA檢測高分子材料的OIT

 

圖6 CLA具有程序升溫系統(tǒng)可實現(xiàn)高分子材料的動態(tài)OIT的檢測

 

 

4. 超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)的強(qiáng)大勢

i. 采用光電倍增管PMT,具有*的靈敏度(50 photons/cm-2/sec)

ii. 可檢測熔點(diǎn)以下的氧化反應(yīng)

iii. 可檢測不同狀態(tài)的樣品,包括固態(tài)、液態(tài)

IV. 多功能(加熱, 攪拌, 氣氛轉(zhuǎn)換, 輻射, 流動相, 恒溫與變溫實驗)

v. 可預(yù)測實驗結(jié)果,大大降低實驗時間

vi. 操作簡單,維護(hù)簡便,大方便用戶的使用

 

   超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)可以通過檢測微弱化學(xué)發(fā)光來分析材料的氧化反應(yīng)與降解程度,不僅可以在氧化初期進(jìn)行檢測,大縮短檢測的時間,還可以檢測材料的氧化誘導(dǎo)時間(OIT)、氧化初始溫度(OOT),使用功能豐富,可廣泛應(yīng)用于高聚物、食品和生物化學(xué)域。由CLA所測數(shù)據(jù)在Polym. Degrad. Stab.;J. Anal. Sci. methods & instru.;Eur. Polym. J.;React. Funct. Polym.等雜志均有數(shù)據(jù)引用。

 

 

5. 超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)在國內(nèi)的使用情況

   繼超高靈敏度材料氧化分析儀(CLA)進(jìn)入中國市場以來,目前已分別在清華大學(xué)化工系、北京易化工公司安裝使用,Quantum Design中國子公司已與清華大學(xué)建立合作實驗室,提供免費(fèi)測樣服務(wù)。

 

 

圖7 清華大學(xué)CLA實驗室

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