Oxidatie-inductietijd (OIT)

Veel organische verbindingen hebben de neiging om een oxidatiereactie te ondergaan in aanwezigheid van zuurstof, zelfs bij lage temperaturen. Sommige klassen van stoffen vertonen echter bij isotherme omstandigheden een inductieperiode waarin geen reactie met zuurstof plaatsvindt. Deze periode wordt de oxidatie-inductietijd of oxidatieve inductietijd (OIT) genoemd. Na deze periode treedt er een reactie met zuurstof op met een toenemende snelheid.

De stofklassen die deze eigenschap vertonen zijn:

• Polyolefinen (voornamelijk polyethyleen en polypropyleen)
• Smeervetten en oliën
• Eetbare oliën en vetten

OIT wordt vaak gebruikt om de stabiliteit van bovenstaande materialen te bestuderen bij procesontwikkeling en kwaliteitscontrole. De test wordt gebruikt om het stabilisatieniveau van een materiaal te beoordelen door de tijd tot het begin van oxidatieve ontleding te bepalen. De meting wordt uitgevoerd in een zuurstofatmosfeer bij een temperatuur die hoog genoeg is om ervoor te zorgen dat de ontleding binnen een redelijke tijd begint. OIT wordt uitgevoerd onder versnelde omstandigheden om de meetduur te verkorten voor praktische haalbaarheid.

De oxidatie-begintemperatuur of OOT is de temperatuur waarbij het begin van de oxidatie van een monster wordt waargenomen. Net als OIT is OOT ook een relatieve maat voor de stabiliteit van het testmateriaal ten opzichte van oxidatie. Hoe hoger de OOT, hoe stabieler het materiaal.

OIT is de tijd vanaf de eerste blootstelling aan zuurstof tot het begin van de exotherme ontleding bij de isotherme temperatuur van de test. Het geeft een relatieve meting van de stabiliteit van het testmateriaal ten opzichte van oxidatie. Hoe langer de OIT, hoe stabieler het materiaal. Zoals in het diagram te zien is, is de OIT de tijd vanaf de eerste blootstelling aan zuurstof (t₀) tot het begin van de oxidatie (t_onset).

OOT of Oxidation Onset Temperature is de temperatuur bij het begin van exotherme ontleding gemeten bij een bepaalde verwarmingssnelheid in een oxidatieve omgeving. De OOT-test is een dynamische test en wordt gemeten bij een bepaalde verwarmingssnelheid in aanwezigheid van lucht of zuivere zuurstof. Het monster wordt verwarmd in een DSC-module in een open crucible met een verwarmingssnelheid van bij voorkeur 10 K/min totdat de exotherme oxidatiereactie begint. Dit is te zien aan de plotselinge toename van de warmtestroom in het diagram rechts. Evaluatie van het begin in de curve geeft de waarde van OOT.

De HP DSC kan gemakkelijk worden uitgebreid tot een HP DSC Chemiluminescentiesysteem.

Chemiluminescentie is de lichtuitstraling die gegenereerd wordt wanneer sommige materialen oxideren. Het instrument detecteert tegelijkertijd de lichtemissie en de warmtestroom van een monster dat onderworpen wordt aan een nauwkeurig geregelde gasdruk bij een bepaalde temperatuur.

In dit voorbeeld van OIT-bepaling van motorolie vertoont de DSC-meetcurve een sterk exotherm effect na ongeveer 66 minuten, wat overeenkomt met het begin van de oxidatie van de olie.

Het begin van de oxidatie blijkt ook uit de chemiluminescentiemetingcurve. De intensiteit van de chemiluminescentie neemt eerst geleidelijk af door oxidatieve afbraak van stabilisatoren en neemt dan plotseling toe wanneer de olie oxidatie vertoont.

Een norm of standaard biedt een wetenschappelijk ontworpen testmethode die wereldwijd geaccepteerd is. Het gebruik van deze methoden zorgt voor uniformiteit in testprocedures en vormt een basis voor het vergelijken van resultaten tussen laboratoria. Het gebruik van de standaardmethode minimaliseert het werk van methodevalidatie, wat een vereiste is voor goedkeuring van kwaliteitsborging. Voor OIT-analyses in omgevingscondities en in hogedrukcondities bestaan speciale internationale standaardmethoden zoals ASTM, EN, ISO en CEC. Voor OOT is tot op heden echter slechts één standaardmethode van de ASTM beschikbaar. Een lijst met standaardnormen voor thermische analyse vindt u in de link hieronder.

OIT-resultaten worden beïnvloed door de kalibratiefactoren van het instrument. Daarom is het belangrijk dat het instrument goed gekalibreerd is, anders is een temperatuuraanpassing nodig. Gecertificeerde referentiestoffen die verkrijgbaar zijn bij LGC en NIST worden gebruikt voor routinematige kalibratie- en aanpassingsprocedures.

OIT-analyse wordt uitgevoerd in isotherme omstandigheden bij een bepaalde temperatuur. Daarom is temperatuuraanpassing voor dergelijke isotherme omstandigheden belangrijk. Hiervoor wordt een referentiestof voor één specifieke temperatuur gebruikt in plaats van een temperatuurbereik.

De STAR^e software wordt geleverd met kant-en-klare methoden voor een snelle controle van de instrumentstatus en speciale kalibratie- en afstellingsmethoden voor een enkele of een combinatie van verschillende referentiestoffen. De keuze van de referentie is afhankelijk van het werktemperatuurbereik van de gebruiker.

1. Laat het instrument stabiliseren voordat u met het experiment begint.
2. Houd voor de rapportage geen rekening met de eerste meting na het inschakelen van het instrument.
3. Controleer de kalibratie van het instrument voordat u experimenten uitvoert. Voor OIT-experimenten is een juiste temperatuurinstelling belangrijk.
4. Zorg voor een uniforme hoeveelheid monster bij meerdere metingen.
5. Verdeel het monster gelijkmatig over de bodem van de crucible. Zorg er bij vloeibare monsters voor dat het de onderste rand van de crucible bedekt.
6. Het monster moet gemeten worden in een open pan of gedeeltelijk afgesloten met een deksel dat doorboord is met vijf gaatjes van 1 mm, om te voorkomen dat oxidatieproducten naar buiten kruipen.
7. Verander, rekening houdend met de praktische omstandigheden, de meettemperatuur om OIT-resultaten binnen de grenzen te krijgen.
8. Als er tijdens de metingen een monster of oxidatieproducten op de sensor terechtkomen, voer dan een burnout run uit om het monster te reinigen voordat u verder gaat met het volgende monster.