Tempo di induzione dell'ossidazione

Molti composti organici tendono a subire una reazione di ossidazione in presenza di ossigeno, anche a basse temperature. Tuttavia, alcune classi di sostanze, se sottoposte a condizioni isotermiche, presentano un periodo di induzione durante il quale non si verifica alcuna reazione con l'ossigeno. Questo periodo di tempo è chiamato tempo di induzione dell'ossidazione o tempo di induzione ossidativa (OIT). Dopo questo periodo, si verifica una reazione con l'ossigeno a una velocità crescente.

Le classi di sostanze che mostrano questa proprietà sono:

• Poliolefine (principalmente Polietilene e Polipropilene)
• Grassi e oli lubrificanti
• Oli e grassi alimentari

L'OIT viene spesso utilizzato per studiare la stabilità dei materiali di cui sopra nello sviluppo dei processi e nel controllo di qualità. Il test viene utilizzato per valutare il livello di stabilizzazione di un materiale, determinando il tempo di insorgenza della decomposizione ossidativa. La misurazione viene effettuata in un'atmosfera di ossigeno a una temperatura sufficientemente alta da garantire l'inizio della decomposizione entro un tempo ragionevole. L'OIT viene eseguito in condizioni accelerate per abbreviare la durata della misurazione per la fattibilità pratica.

La temperatura di insorgenza dell'ossidazione o OOT è la temperatura alla quale si osserva l'inizio dell'ossidazione di un campione. Simile all'OIT, l'OOT è anche una misura relativa della stabilità del materiale in esame verso l'ossidazione. Più alta è l'OOT, più stabile è il materiale.

L'OIT è il tempo che intercorre tra l'esposizione iniziale all'ossigeno e l'inizio della decomposizione esotermica alla temperatura isoterma del test. Fornisce una misura relativa della stabilità del materiale di prova nei confronti dell'ossidazione. Più lungo è l'OIT, più stabile è il materiale. Come mostrato nel diagramma, l'OIT è il tempo che intercorre tra l'esposizione iniziale all'ossigeno (t₀) e l'inizio dell'ossidazione (t_onset).

OOT o Temperatura di insorgenza dell'ossidazione è la temperatura di insorgenza della decomposizione esotermica misurata ad una determinata velocità di riscaldamento in un ambiente ossidativo. Il test OOT è un test dinamico e viene misurato a una determinata velocità di riscaldamento in presenza di aria o ossigeno puro. Il campione viene riscaldato in un modulo DSC in un crogiolo aperto, con una velocità di riscaldamento preferibile di 10 K/min, fino all'inizio della reazione di ossidazione esotermica. Questo è mostrato dall'improvviso aumento del flusso di calore nel diagramma a destra. La valutazione dell'inizio della curva fornisce il valore di OOT.

Il DSC HP può essere facilmente ampliato in un sistema di chemiluminescenza HP DSC.

La chemiluminescenza è la radiazione luminosa che si genera quando alcuni materiali si ossidano. Lo strumento rileva simultaneamente l'emissione di luce e il flusso di calore da un campione sottoposto a una pressione di gas controllata con precisione a una particolare temperatura.

In questo esempio di determinazione dell'OIT dell'olio motore, la curva di misurazione DSC mostra un forte effetto esotermico dopo circa 66 minuti, corrispondente all'inizio dell'ossidazione dell'olio.

L'inizio dell'ossidazione è evidente anche dalla curva di misurazione della chemiluminescenza. L'intensità della chemiluminescenza prima diminuisce gradualmente a causa della degradazione ossidativa degli stabilizzatori e poi aumenta improvvisamente quando l'olio mostra ossidazione.

Uno standard o una norma fornisce un metodo di prova scientificamente progettato e accettato a livello globale. L'uso di questi metodi garantisce l'uniformità delle procedure di test e una base per il confronto dei risultati tra laboratori. L'adozione del metodo standard riduce al minimo il lavoro di validazione del metodo, che è un prerequisito per l'approvazione della garanzia di qualità. L'analisi dell'OIT in condizioni ambientali e in condizioni di alta pressione ha metodi standard internazionali dedicati, come ASTM, EN, ISO e CEC. Tuttavia, per l'OOT, fino ad oggi è disponibile un solo metodo standard ASTM. Un elenco di norme standard associate all'analisi termica è riportato nel link sottostante.

I risultati dell'OIT sono influenzati dai fattori di calibrazione dello strumento. Pertanto, è importante che lo strumento sia calibrato correttamente, altrimenti è necessaria una regolazione della temperatura. Le sostanze di riferimento certificate disponibili presso LGC e NIST sono utilizzate per le procedure di calibrazione e regolazione di routine.

L'analisi OIT viene eseguita in condizioni isotermiche a una temperatura selezionata. Pertanto, è importante la regolazione della temperatura per tali condizioni isotermiche. A tale scopo, si utilizza una sostanza di riferimento per una temperatura specifica invece di un intervallo di temperature.

Il softwareSTAR^e è dotato di metodi pronti all'uso per un rapido controllo dello stato dello strumento e di metodi di calibrazione e regolazione dedicati per una singola o una combinazione di diverse sostanze di riferimento. La scelta del riferimento dipenderà dal range di temperatura di lavoro dell'utente.

1. Lasciare che lo strumento si stabilizzi prima di iniziare l'esperimento.
2. Per i rapporti, non considerare la prima misurazione dopo l'accensione dello strumento.
3. Controllare la calibrazione dello strumento prima di eseguire gli esperimenti. Per gli esperimenti OIT è importante una corretta regolazione della temperatura.
4. Mantenere una quantità uniforme di campione nelle misurazioni multiple.
5. Distribuire il campione in modo uniforme sul fondo del crogiolo. Per i campioni liquidi, assicurarsi che copra il bordo inferiore del crogiolo.
6. Il campione deve essere misurato in una vaschetta aperta o parzialmente chiusa con un coperchio forato con cinque fori da 1 mm, per evitare che i prodotti di ossidazione si insinuino all'esterno.
7. Considerando le condizioni pratiche, modificare la temperatura di misurazione per ottenere risultati OIT entro i limiti.
8. Se un campione o i suoi prodotti di ossidazione si riversano sul sensore durante le misurazioni, esegua una corsa di burnout per la pulizia prima di procedere con il campione successivo.