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高分子材料氧化老化的快速检测——超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)

更新时间:2018-09-29点击次数:4368

   高分子材料是材料域之中的*,但其发展速度远远超过其他传统材料。不同结构的高分子材料及其各式各样的用途在许多域中找到了应用,满足了不同行业的需求。然而,由于各种环境因素的综合作用,老化现象不可避免地出现在各个环节,影响材料的性能和寿命等。及时快速地对高分子材料进行检测已经成为日益迫切的需求。

 

   日本Tohoku Electronic Industrial公司生产的超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)已被广泛应用于日本各高校、企业,*,且在日本已开发出行业使用标准(如下图)。

 

 

 

1. 何为超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)?

   样品(如高分子材料、药品、食品等)在加热条件下发生氧化反应,产生过氧自由基。自由基经由降解,产生激发态化合物。当激发态化合物发生跃迁时,能量以光和热的形式散发,产生化学发光。CLA可通过检测化学发光来分析材料的氧化反应与降解程度。

 

 

图1 超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)

 

 

图2 CLA工作原理

 

 

2. 超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)如何实现快速检测?

   CLA采用光电倍增管(PMT)为检测器,当高分子材料处于老化反应初期时,微弱化学发光产生1st peak。CLA可捕捉到1st peak,实现快速检测。通过对1st peak的检测,可快速判断出同材料内,不同抗氧化剂的性能,缩短了工作时间,提高了工作效率。

 

 

图3 CLA实现快速检测

 

   由图3可知,在高分子材料老化的不同时期,可依据不同的变化采用各种方法进行表征检测,但唯有CLA可在氧化物生成初期,通过检测化学发光,从而实现快速检测。

 

 

图4 CLA实现1st peak检测

 

   由图4可知,三种不同材料的1st peak与各自的氧化诱导期(OIT)呈相同的趋势。通过比较可知,不同材料的1st peak与其OIT呈相同趋势。仅仅通过几分钟的检测,便可实现OIT的比较,大缩短了检测时间。

 

 

3. 超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)的功能应用

   CLA可检测高分子材料的氧化诱导期(OIT)和氧化诱导温度(动态OIT),实现对不同高分子材料性能的快速检测;检测老化反应初期微弱的氧化反应,判断材料的老化程度和不同抗氧化剂的性能。

 

 

图5 CLA检测高分子材料的OIT

 

图6 CLA具有程序升温系统可实现高分子材料的动态OIT的检测

 

 

4. 超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)的强大势

i. 采用光电倍增管PMT,具有*的灵敏度(50 photons/cm-2/sec)

ii. 可检测熔点以下的氧化反应

iii. 可检测不同状态的样品,包括固态、液态

IV. 多功能(加热, 搅拌, 气氛转换, 辐射, 流动相, 恒温与变温实验)

v. 可预测实验结果,大大降低实验时间

vi. 操作简单,维护简便,大方便用户的使用

 

   超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)可以通过检测微弱化学发光来分析材料的氧化反应与降解程度,不仅可以在氧化初期进行检测,大缩短检测的时间,还可以检测材料的氧化诱导时间(OIT)、氧化初始温度(OOT),使用功能丰富,可广泛应用于高聚物、食品和生物化学域。由CLA所测数据在Polym. Degrad. Stab.;J. Anal. Sci. methods & instru.;Eur. Polym. J.;React. Funct. Polym.等杂志均有数据引用。

 

 

5. 超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)在国内的使用情况

   继超高灵敏度材料氧化分析仪(CLA)进入中国市场以来,目前已分别在清华大学化工系、北京易化工公司安装使用,Quantum Design中国子公司已与清华大学建立合作实验室,提供免费测样服务。

 

 

图7 清华大学CLA实验室

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