Muovien UV-vanhennuksen tutkiminen TGA-laitteistolla : Polypropeeni ja polystyreeni
Rissanen, Olli (2014)
Rissanen, Olli
Tampereen ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120418504
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120418504
Tiivistelmä
Termogravimetrinen analyysi on näytteen painon muutoksen havainnointia lämpötilan ja ajan suhteen. Kyseisellä menetelmällä voidaan tutkia aineiden termisiä ominaisuuksia ja koostumusta sekä tunnistaa seoksista eri aineita. Suoritettu työ tehtiin Tampereen teknillisen yliopiston Materiaaliopin laitoksella Muovi- ja elastomeeritekniikan tutkimusryhmässä. Työn tavoitteena oli tarkastella TGA-laitteiston hyödyllisyyttä muovien vanhenemisen tutkimuksessa ja saada vertailtavia tuloksia eri muovilajien sekä vanhennusaikojen välille. Osatavoitteena työssä oli myös kouluttaa työn suorittaja laitteiston käyttöön ja muovin UV-vanhennusprosessiin. Tarkoituksena työssä oli suorittaa muovilevyjen valmistus, vanhennus ja mittaus. Tähän kuuluivat myös vanhennusaikataulun suunnittelu ja ajo-ohjelman valinta.
Vanhennettavina muoveina työssä käytettiin polypropeenia ja polystyreeniä. Kummastakin näistä muovista valmistettiin puolen millimetrin paksuisia levyjä, joita vanhennettiin 120 tunnin aikaväleillä 960 tuntiin asti. Vanhennus toteutettiin UV-kaapissa fluoresenssi lamppujen avulla seitsemän viikon aikana. Tämän jälkeen TGA mittaukset suoritettiin PerkinElmer STA 6000 laitteistolla. Mittauksessa ajokaasuina käytettiin happea ja typpeä.
Mitatuissa tuloksissa hapen ja typen välillä oli havaittavia eroja. Myös saaduista kuvaajista päätellen typpi toimi parempana ajokaasuna, sillä se erotti vanhennusajat paremmin toisistaan. Happi puolestaan nopeutti muovien hajoamista, tehden näin eroista pienempiä. Polypropeenin ja polystyreenin välillä oli huomattavia eroja mittauksissa, mikä on myös kirjallisuudesta havaittavissa niiden sulami- ja hajoamispisteissä. Saman muovin eri vanhennusajoilla samassa ajokaasussa ei ollut kovinkaan suuria eroja. Vanhennettujen levyjen mittaukset saattoivat erota referenssinäytteestä, jona toimi vanhentamaton muovilevy, mutta tämä ero ei ollut toistuvaa eri vanhennusaikoina. Levyjen vanhennus vuoroin kasvatti ja vähensi muovin hajoamista ilman suoraa yhteyttä vanhennusajan välillä. Tästä syystä todettiin työn lopussa TGA:n olevan epäideaali laitteisto muovin UV-vanhennuksen tutkimiseen. Kuten useissa muiden tutkijoiden suorittamissa analyysissä on todettu, soveltuu IR-laitteisto paremmin tähän tarkoitukseen.
Vanhennettavina muoveina työssä käytettiin polypropeenia ja polystyreeniä. Kummastakin näistä muovista valmistettiin puolen millimetrin paksuisia levyjä, joita vanhennettiin 120 tunnin aikaväleillä 960 tuntiin asti. Vanhennus toteutettiin UV-kaapissa fluoresenssi lamppujen avulla seitsemän viikon aikana. Tämän jälkeen TGA mittaukset suoritettiin PerkinElmer STA 6000 laitteistolla. Mittauksessa ajokaasuina käytettiin happea ja typpeä.
Mitatuissa tuloksissa hapen ja typen välillä oli havaittavia eroja. Myös saaduista kuvaajista päätellen typpi toimi parempana ajokaasuna, sillä se erotti vanhennusajat paremmin toisistaan. Happi puolestaan nopeutti muovien hajoamista, tehden näin eroista pienempiä. Polypropeenin ja polystyreenin välillä oli huomattavia eroja mittauksissa, mikä on myös kirjallisuudesta havaittavissa niiden sulami- ja hajoamispisteissä. Saman muovin eri vanhennusajoilla samassa ajokaasussa ei ollut kovinkaan suuria eroja. Vanhennettujen levyjen mittaukset saattoivat erota referenssinäytteestä, jona toimi vanhentamaton muovilevy, mutta tämä ero ei ollut toistuvaa eri vanhennusaikoina. Levyjen vanhennus vuoroin kasvatti ja vähensi muovin hajoamista ilman suoraa yhteyttä vanhennusajan välillä. Tästä syystä todettiin työn lopussa TGA:n olevan epäideaali laitteisto muovin UV-vanhennuksen tutkimiseen. Kuten useissa muiden tutkijoiden suorittamissa analyysissä on todettu, soveltuu IR-laitteisto paremmin tähän tarkoitukseen.