พลาสติก/พอลิเมอร์
พอลิเมอร์ถูกนำไปใช้ในหลากหลายสาขา เช่น วัสดุห่ออาหาร บรรจุภัณฑ์ยา วัสดุและผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม คุณสมบัติและการทำงานของวัสดุพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น น้ำหนักโมเลกุล การกระจายน้ำหนักโมเลกุล โครงสร้างเคมีระดับโมเลกุล (โครงสร้างหลัก) สัณฐานวิทยาของโซ่โมเลกุล (โครงสร้างรอง) ขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของพันธะเคมี และโครงสร้างผลึกหรือไม่เป็นผลึกของโมเลกุลภายในและระหว่างโมเลกุล ตลอดจนโครงสร้างสเฟอรูไลต์ โครงสร้างการแยกเฟสและการวางแนว (โครงสร้างลำดับที่สูงกว่า) การวิเคราะห์และประเมินโครงสร้างและคุณสมบัติของพอลิเมอร์ ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยทั้งสองนี้ รวมถึงการนำผลการวิเคราะห์และการประเมินเหล่านี้ไปใช้ในสถานที่พัฒนาและผลิตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการควบคุมคุณภาพของวัสดุพอลิเมอร์และผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ในทางกลับกัน อุตสาหกรรมในญี่ปุ่นได้รับการสนับสนุนจากโมเลกุลที่มีฟังก์ชันการทำงาน ซึ่งกำลังก้าวหน้าและซับซ้อนมากขึ้น สิ่งนี้ทำให้การระบุลักษณะของโพลิเมอร์ดังกล่าวทำได้ยากยิ่งขึ้น ส่งผลให้การวิเคราะห์หลายๆ ครั้งที่รวมวิธีการวิเคราะห์ที่หลากหลายเข้าด้วยกันมีความสำคัญมากขึ้น
หน้านี้จะแนะนำเครื่องมือต่างๆ ที่ใช้ในการวิเคราะห์โพลีเมอร์และการประยุกต์ใช้งาน
การวิเคราะห์วัสดุโพลีเมอร์ต่างๆ
การวิเคราะห์ขวด PET สำหรับการทดสอบการสัมผัสกลางแจ้ง
วิธีการทดสอบ
เป็นไปตามมาตรฐาน JIS Z 2381 (ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการทดสอบการสัมผัสบรรยากาศ)
ประเภทของการทดสอบ: การสัมผัสโดยตรง
มุมรับแสง : หันหน้าไปทางทิศใต้ 20 องศา
สถานที่ทดสอบ: มิยาโกจิมะ โอกินาว่า
ระยะเวลาการสุ่มตัวอย่าง: 0.5, 1 และ 2 ปี
วันที่เริ่ม: 2020 พฤศจิกายน
คำขอบคุณ: ตัวอย่างได้รับความอนุเคราะห์จากสภาการรีไซเคิลขวด PET เพื่อการประเมินการเสื่อมสภาพของขวด PET โดยผ่านการทดสอบจากการสัมผัสกลางแจ้ง
การสังเกตลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิว PET โดยใช้ SEM
การใช้ SEM สามารถตรวจสอบพื้นผิว PET ใหม่และพื้นผิวที่สัมผัสกับบรรยากาศกลางแจ้งเป็นเวลา 1 และ 2 ปีด้วยกำลังขยายต่างๆ เนื่องจาก SEM ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนเป็นแหล่งฉายรังสี จึงต้องพิจารณาอิทธิพลของประจุเมื่อสังเกตพื้นผิวโพลีเมอร์ที่เป็นฉนวนสูง อย่างไรก็ตาม การสังเกตที่แรงดันไฟฟ้าตกกระทบต่ำสามารถลดประจุบนพื้นผิวตัวอย่างได้ และสามารถมองเห็นสัณฐานวิทยาของพื้นผิวโพลีเมอร์ได้โดยไม่ต้องเคลือบตัวนำไฟฟ้า นอกจากนี้ การได้รับภาพอิเล็กตรอนรองของพื้นผิวยังทำให้ได้ภาพที่มีระยะโฟกัสกว้าง ซึ่งยากต่อการดูด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติก รวมถึงสังเกตโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวได้อย่างละเอียด
ตัวอย่าง: พื้นผิวของฟิล์ม PET
การสังเกตหน้าตัดโดย TEM
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านได้สังเกตหน้าตัดใกล้พื้นผิวตัวอย่าง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ความลึก 1 ไมโครเมตรบนพื้นผิวตัวอย่างตามอายุของการทดสอบกลางแจ้ง
การวิเคราะห์การย่อยสลายด้วยปฏิกิริยาไพโรไลซิส GC-MS
ส่วนประกอบซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสจากปฏิกิริยาที่ได้จากห่วงโซ่หลักของ PET ถูกตรวจพบอย่างชัดเจน ส่วนประกอบเหล่านี้เป็นส่วนประกอบทั่วไปก่อนและหลังการฉายรังสี UV จากผลการวิเคราะห์ความแตกต่างของการทดสอบการฉายรังสีกลางแจ้งระหว่าง 0 ปีและ 2 ปี พบว่าลักษณะเฉพาะของส่วนประกอบในการทดสอบการฉายรังสีกลางแจ้งอยู่ที่เวลาการคงอยู่ 11.37 นาทีในโครมาโทแกรมกระแสไอออนรวม (TICC) ส่วนประกอบของค่าพีคที่เพิ่มขึ้นจากการทดสอบการฉายรังสีกลางแจ้งนั้นเหมือนกับส่วนประกอบที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากรังสี UV บนฟิล์ม PET ที่อธิบายไว้ในหน้า 36 โดยสร้าง EIC ที่ค่าพีคฐานของส่วนประกอบ ★เพื่อยืนยันการเปลี่ยนแปลงของค่าพื้นที่เทียบกับระยะเวลาการฉายรังสี UV (ค่าเฉลี่ย n = 3) พบว่ามีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายใน XNUMX ปีของการได้รับรังสี UV กลางแจ้ง และอัตราการเพิ่มขึ้นค่อยเป็นค่อยไปหลังจากนั้น
การวิเคราะห์ความเสื่อมสภาพโดย MALDI-TOFMS
ก่อนการทดสอบการเปิดรับแสงกลางแจ้ง พบว่าชุดข้อมูลที่ได้จากโอลิโกเมอร์แบบวงแหวนของ PET เป็นชุดข้อมูลหลัก หลังจากการทดสอบการเปิดรับแสงกลางแจ้ง พบว่าปลายของ COOX/COOX (X = H, Na) ซึ่งสันนิษฐานว่ามีปลายคาร์บอกซีที่ได้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยแสง ปลายทั้งสองนี้เหมือนกันกับชุดข้อมูลที่ได้จากการฉายรังสี UV บน PET ตามรายงานในหน้า 36 เมื่อกำหนดอัตราส่วนความเข้มของไอออนของชุดข้อมูลที่มีโอลิโกเมอร์แบบวงแหวนและปลายคาร์บอกซี ชุดข้อมูลปลายคาร์บอกซีจะเพิ่มขึ้น พบว่าอัตราการเพิ่มขึ้นในปีที่สองน้อยกว่าในปีแรก
การวิเคราะห์คุณลักษณะของพอลิเมอร์โดย JEOL Solutions
โพลีเมอร์โน้ต
แสดงรายการเครื่องมือ JEOL และการประยุกต์ใช้งานสำหรับการวิเคราะห์โพลิเมอร์ในรูปแบบ PDF
โปรดดู PDF นี้ด้วย
เครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวและการสังเกตทางสัณฐานวิทยา
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (FE-SEM)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เป็นเครื่องมือสำหรับถ่ายภาพพื้นผิวของตัวอย่างโดยการฉายลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสและทำการสแกนแบบสองมิติ SEM ตรวจจับสัญญาณต่างๆ รวมถึงอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนที่กระเจิงกลับ และรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะที่เกิดจากการฉายลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อให้ได้สัณฐานวิทยาของพื้นผิวตัวอย่าง ข้อมูลผลึก และข้อมูลทางเคมี (องค์ประกอบ ฯลฯ) เนื่องจากใช้งานง่ายสำหรับการสังเกตสัณฐานวิทยาและการวิเคราะห์พื้นที่เฉพาะของตัวอย่างจำนวนมาก SEM จึงถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่การวิจัยพื้นฐานไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรม
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เป็นเครื่องมือสำหรับสังเกตโครงสร้างภายในของชิ้นงานโดยส่งลำแสงอิเล็กตรอนผ่านชิ้นงานฟิล์มบาง ความหนาของชิ้นงานสำหรับ TEM น้อยกว่า 100 นาโนเมตร โดยทั่วไป เนื่องจากวัสดุโพลีเมอร์ประกอบด้วยธาตุเบา จึงจำเป็นต้องทำการย้อมด้วยโลหะหนัก นอกจากการสังเกตโครงสร้างละเอียดแล้ว TEM ยังทำการเลี้ยวเบนอิเล็กตรอนเพื่อกำหนดสถานะผลึกของชิ้นงาน วิเคราะห์ธาตุ และการสร้างแบบจำลองสามมิติโดยใช้เทคนิคโทโมกราฟีได้อีกด้วย
เครื่องมือวิเคราะห์ทางเคมี
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสาร (GC-MS)
เครื่องวัดแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโตรมิเตอร์ (GC-MS) เป็นเครื่องมือสำหรับวัดมวลโมเลกุลของสารระเหยที่แยกด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี เครื่องวัดแก๊สควอดรูโพล (QMS) เป็นเครื่องวัดแก๊สสเปกโตรมิเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ซึ่งใช้สำหรับการใช้งานต่างๆ เนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดและใช้งานได้หลากหลาย ล่าสุด เครื่องวัดแก๊สสเปกโตรมิเตอร์แบบ Time-of-Flight (TOFMS) ก็ได้รับความนิยมเช่นกัน เนื่องจากมีความละเอียดสูงขึ้น เมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์เตรียมตัวอย่างต่างๆ GC-MS สามารถวิเคราะห์ส่วนประกอบในตัวอย่างก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสาร (MALDI-TOFMS)
เครื่องวัดมวลสารแบบ Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometer (MALDI-TOFMS) เป็นเครื่องวัดมวลสารที่สามารถวิเคราะห์สารได้ตั้งแต่สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น กรดอะมิโน ไปจนถึงสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เช่น โพลิเมอร์สังเคราะห์ JMS-S3000 "SpiralTOF™-plus 3.0" เป็น MALDI-TOFMS ที่มีความละเอียดสูงสุดในระดับเดียวกัน โดยผสานรวมระบบออปติกไอออนที่มีวิถีเกลียวที่เป็นกรรมสิทธิ์ (ระบบออปติกไอออน SpiralTOF)
เครื่องมือวิเคราะห์ทางเคมี
ระบบเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR)
ระบบเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการรับข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมทางเคมีในท้องถิ่นของนิวเคลียสโดยการฉายคลื่นวิทยุไปยังตัวอย่างในขณะที่วางตัวอย่างไว้ในสนามแม่เหล็กสถิต เนื่องจากนิวเคลียสแต่ละตัวในโพลีเมอร์อาจมีสภาพแวดล้อมทางเคมีที่แตกต่างกันเนื่องมาจากปัจจัยต่างๆ เช่น โครงสร้างโมเลกุลและโครงสร้างผลึก ตำแหน่งพีคที่สังเกตได้ (ค่าการเลื่อนทางเคมี) จึงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมโดยรอบ NMR มีการใช้งานมากมายสำหรับทั้งตัวอย่างที่เป็นสารละลายและของแข็ง เนื่องจากสามารถรับข้อมูลทางเคมีได้หลากหลาย เช่น โครงสร้างโมเลกุล โครงสร้างผลึก ข้อมูลเชิงปริมาณ และการเคลื่อนที่ของโมเลกุลด้วยวิธีการวิเคราะห์แบบไม่ทำลาย
การสั่นพ้องของสปินอิเล็กตรอน (ESR)
ESR เป็นเครื่องมือเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่ทำงานบนหลักการเดียวกันกับ NMR ในขณะที่ NMR สังเกตสปินนิวเคลียสของตัวอย่างและบันทึกสเปกตรัมในรูปคลื่นการดูดกลืน ESR จะสังเกตเฉพาะสปินอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ในตัวอย่างอย่างเฉพาะเจาะจงและบันทึกในรูปคลื่นอนุพันธ์แรก ESR มีความไวมากกว่า NMR มาก ปฏิกิริยาเรโซแนนซ์มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์ การย่อยสลายทางความร้อน และการเสื่อมสภาพด้วยแสงของพอลิเมอร์ ปฏิกิริยาของสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอร์ สารต้านอนุมูลอิสระ และสารดูดกลืนแสงจำนวนมากที่ใช้ควบคุมปฏิกิริยาเหล่านี้ถือว่าเกิดจากเรโซแนนซ์เช่นกัน ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถสังเกตได้โดยใช้ ESR
เครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวและการสังเกตทางสัณฐานวิทยา
เครื่องวัดสเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนเอกซ์เรย์ (XPS)
เครื่องวัดสเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนแบบเอ็กซ์เรย์ (XPS) เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่สามารถวิเคราะห์สถานะพันธะเคมีของพื้นผิวด้านบนของสารได้ทั้งเชิงปริมาณ เชิงคุณภาพ และเชิงคุณภาพ โดยวิเคราะห์โฟโตอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเมื่อตัวอย่างได้รับการฉายรังสีเอ็กซ์ การประยุกต์ใช้ XPS อื่นๆ ได้แก่ การทำความสะอาดพื้นผิวตัวอย่างด้วยการฉายรังสีไอออน และการวิเคราะห์โครงสร้างภายในด้วยการวัดซ้ำและการกัด
เครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวและการสังเกตทางสัณฐานวิทยา
เอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนส์สเปกโตรมิเตอร์ (XRF)
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ฟลูออเรสเซนต์แบบเอ็กซ์เรย์ (XRF) ช่วยให้วิเคราะห์องค์ประกอบและองค์ประกอบต่างๆ ได้โดยตรวจจับรังสีเอกซ์ฟลูออเรสเซนต์ที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างที่ได้รับรังสีเอกซ์ สำหรับวัสดุพอลิเมอร์ XRF เป็นวิธีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้สำหรับการวิเคราะห์การควบคุมคุณภาพที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ สามารถใช้คัดกรองตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหลือที่ใช้สำหรับพอลิเมอร์ไรเซชัน ธาตุโลหะหนักที่จำกัดตาม RoHS (Cd, Pb, Hg, Cr และ Br) ได้อย่างรวดเร็ว รวมถึงวิเคราะห์เนื้อหาของสารเติมแต่งอนินทรีย์ที่ใช้เพื่อปรับปรุงการทำงาน การใช้งานที่เป็นไปได้ของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ยังรวมถึงการวิเคราะห์ตะกอนและความหนาของฟิล์มเคลือบพื้นผิวอนินทรีย์ และระบุสิ่งปนเปื้อนที่ผสมอยู่ในระหว่างกระบวนการผลิต XRF เป็นเครื่องมือวิเคราะห์องค์ประกอบที่สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบที่ประกอบเป็นวัสดุได้อย่างง่ายดายในลักษณะที่ไม่ทำลายล้าง
หากต้องการดูการใช้งานพลาสติก/โพลิเมอร์เพิ่มเติม คลิกปุ่ม