Группа по хроматографии Института структурной прочности и надежности систем Общества имени Фраунгофера (Fraunhofer LBF) продолжает разрабатывать новые методы идентификации молекулярных отпечатков полиолефиновых компаундов, результаты которой могут использоваться не только в научных исследованиях. Последним технологическим достижением является создание хроматографа, разработанного группой исследователей в партнерстве с фирмой PolymerChar. Прибор оснащен новыми инфракрасным и ультрафиолетовым детекторами и покрывает весь спектр задач спектроскопии по мониторингу качества сырья. Он открывает совершенно новые перспективы для изучения свойств полиолефинов, сополимеров олефинов и их компаундов.
 |
Все больше изделий и их компонентов изготавливается из пластмасс. Данная тенденция, особенно применительно к полиолефинам, объясняется большим разнообразием наборов свойств и ценовой привлекательностью полимерных материалов по сравнению с традиционными — металлом, стеклом и деревом. Потребительские свойства полиолефинов в значительной степени определяются их молекулярной структурой. Важными параметрами здесь являются химический состав, средняя молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение. Кроме того, у сополимеров на первый план выходит их химическая гетерогенность, которую сложно оценить с помощью стандартной методики анализа. При разработке новых рецептур в настоящее время основной упор делается на различные добавки. При этом необходимо гарантировать их совместимость и правильный процент ввода. Исследованием всех названных параметров занимается группа по хроматографии LBF. «Современные хроматографические методы являются обязательными инструментами при разработке рецептур полиолефинов, позволяющими гарантировать их качество. Они дают возможность отделить и количественно оценить полимерные цепи, содержащиеся в образцах материала, по их размеру и химическому составу. Это делает хроматографию ценным инструментом анализа образцов материалов при входном контроле, например для обнаружения бракованных партий, а также для количественного определения изменений материала вследствие переработки», — говорит доктор Роберт Брюлл, руководитель группы анализа материалов в Институте структурной прочности и надежности систем Общества имени Фраунгофера.
Точная и оперативная регистрация колебаний качества
Одним из широко распространенных стандартных методов анализа для определения молекулярных характеристик полиолефинов и других полимеров является гельпроникающая хроматография (GPC). Она позволяет разделить образец на основании молекулярной массы содержащихся компонентов. Однако, как правило, определяется только концентрация разделенных молекул. Данная технология не позволяет получить информацию об их составе.
«Точный расчет химического состава является сложной задачей для имеющихся сегодня детекторов и может быть произведен только с помощью сочетания соответствующих спектроскопических методов. Именно применительно к полиолефинам существовал технологический разрыв, поскольку из-за своей частично кристаллической структуры они переходят в раствор только при значительном повышении температуры, что требует наличия соответствующего оснащения — термостойких приборов», — подчеркивает доктор Брюлл.
Чтобы удовлетворить спрос, LBF в сотрудничестве с фирмой PolymerChar разработал соответствующий хроматограф, выдерживающий рабочую температуру до 200°C. Хроматограф оснащен новым инфракрасным (ИК) и ультрафиолетовым (УФ) детекторами, что позволяет покрыть весь спектр задач спектроскопии для анализа колебаний качества. Это открывает совершенно новые перспективы для исследования полиолефинов, сополимеров олефинов и их компаундов. Например, хроматограф дает возможность исследовать смеси для реактора на основе пропилена с недостижимой прежде точностью и отображать колебания состава материала внутри партий.
Комплексное рассмотрение рецептур
Необходимые свойства материала при разработке его рецептуры сегодня гибко и с минимальными затратами задаются с помощью добавок с учетом индивидуальных требований заказчика. Однако существующие методы, требующие больших затрат времени и труда, не подходят для частого контроля качества. Кроме того, они не позволяют анализировать трудноэкстрагируемые добавки. Новые детекторы (ИК- и УФ-излучения), обеспечивающие хроматографическое разделение и спектроскопическую регистрацию рецептуры за одну рабочую операцию, открывают уникальные возможности для быстрого и точного анализа добавок. Это сильно расширяет спектр анализа добавок.
Реактивная экструзия
Реактивная экструзия представляет собой очень гибкий и экономичный способ производства полиолефиновых компаундов с индивидуально заданными профилями свойств. Известным примером является модификация полиэтилена или полипропилена малеиновым ангидридом (MAH) для повышения полярности. Окончательные свойства модифицированных полиолефинов определяются прежде всего числом и распределением групп MAH. Благодаря возможности отдельного их обнаружения параллельно с определением числа отделенных полимерных цепей хроматограф, разработанный Институтом структурной прочности и надежности систем Общества имени Фраунгофера, всего за один этап исследования предоставляет важную информацию о качестве материала, модифицированного малеиновым ангидридом.
