Tiempo de Inducción a la Oxidación

Muchos compuestos orgánicos tienden a sufrir una reacción de oxidación en presencia de oxígeno, incluso a bajas temperaturas. Sin embargo, algunas clases de sustancias, cuando se someten a condiciones isotérmicas, presentan un periodo de inducción durante el cual no se produce ninguna reacción con el oxígeno. Este periodo de tiempo se denomina tiempo de inducción a la oxidación o tiempo de inducción oxidativa (OIT). Después de este periodo, se produce una reacción con el oxígeno a una velocidad cada vez mayor.

Las clases de sustancias que muestran esta propiedad son:

• Poliolefinas (principalmente polietileno y polipropileno)
• Grasas y aceites lubricantes
• Aceites y grasas comestibles

La OIT se utiliza con frecuencia para estudiar la estabilidad de los materiales mencionados en el desarrollo de procesos y el control de calidad. La prueba se utiliza para evaluar el nivel de estabilización de un material determinando el tiempo transcurrido hasta el inicio de la descomposición oxidativa. La medición se lleva a cabo en una atmósfera de oxígeno a una temperatura lo suficientemente alta como para garantizar que la descomposición comience en un tiempo razonable. La OIT se realiza en condiciones aceleradas para acortar la duración de la medición por razones prácticas.

La temperatura de inicio de la oxidación u OOT es la temperatura a la que se observa el inicio de la oxidación de una muestra. De forma similar a la OIT, la OOT es también una medida relativa de la estabilidad del material de ensayo frente a la oxidación. Cuanto mayor sea la OOT, más estable será el material.

OIT es el tiempo transcurrido desde la exposición inicial al oxígeno hasta el inicio de la descomposición exotérmica a la temperatura isotérmica de la prueba. Proporciona una medida relativa de la estabilidad del material de prueba frente a la oxidación. Cuanto más largo sea el OIT, más estable será el material. Como se muestra en el diagrama, el OIT es el tiempo transcurrido desde la exposición inicial al oxígeno (t₀) hasta el inicio de la oxidación (t_onset).

La OOT o temperatura de inicio de la oxidación es la temperatura de inicio de la descomposición exotérmica medida a una velocidad de calentamiento determinada en un entorno oxidativo. La prueba OOT es una prueba dinámica y se mide a una velocidad de calentamiento especificada en presencia de aire u oxígeno puro. La muestra se calienta en un módulo DSC en un crisol abierto con una velocidad de calentamiento preferible de 10 K/min hasta que comienza la reacción de oxidación exotérmica. Esto se muestra por el aumento repentino del flujo de calor en el diagrama de la derecha. La evaluación del inicio en la curva da el valor de OOT.

El HP DSC puede ampliarse fácilmente a un sistema de quimioluminiscencia HP DSC.

La quimioluminiscencia es la radiación de luz que se genera cuando algunos materiales se oxidan. El instrumento detecta simultáneamente la emisión de luz y el flujo de calor de una muestra sometida a una presión de gas controlada con precisión a una temperatura determinada.

En este ejemplo de determinación de la OIT del aceite de motor, la curva de medición DSC muestra un fuerte efecto exotérmico después de unos 66 minutos, lo que corresponde al inicio de la oxidación del aceite.

El inicio de la oxidación también es evidente a partir de la curva de medición de la quimioluminiscencia. La intensidad de la quimioluminiscencia primero disminuye gradualmente debido a la degradación oxidativa de los estabilizantes y luego aumenta repentinamente cuando el aceite muestra oxidación.

Una norma o estándar proporciona un método de ensayo diseñado científicamente y aceptado en todo el mundo. El uso de estos métodos garantiza la uniformidad de los procedimientos de prueba, así como una base para la comparación de los resultados entre laboratorios. La adopción del método estándar minimiza el trabajo de validación del método, que es un requisito previo para la aprobación de la garantía de calidad. Los análisis de OIT en condiciones ambientales y en condiciones de alta presión cuentan con métodos estándar internacionales específicos, como ASTM, EN, ISO y CEC. Sin embargo, para OOT se dispone hasta la fecha de un único método estándar de ASTM. En el siguiente enlace encontrará una lista de normas estándar asociadas al análisis térmico.

Los resultados de la OIT están influidos por los factores de calibración del instrumento. Por lo tanto, es importante que el instrumento esté correctamente calibrado, de lo contrario será necesario un ajuste de la temperatura. Para los procedimientos rutinarios de calibración y ajuste se utilizan sustancias de referencia certificadas disponibles en el LGC y el NIST.

El análisis OIT se realiza en condiciones isotérmicas a una temperatura seleccionada. Por lo tanto, el ajuste de la temperatura para dichas condiciones isotérmicas es importante. Para ello, se utiliza una sustancia de referencia para una temperatura específica en lugar de un intervalo de temperaturas.

El software STAR^e viene con métodos listos para usar para una comprobación rápida del estado del instrumento y métodos específicos de calibración y ajuste para una única sustancia de referencia o para una combinación de diferentes sustancias de referencia. La elección de la referencia dependerá del rango de temperatura de trabajo del usuario.

1. Deje que el instrumento se estabilice antes de iniciar el experimento.
2. Para la elaboración de informes, no tenga en cuenta la primera medición después de encender el instrumento.
3. Compruebe la calibración del instrumento antes de realizar los experimentos. Para los experimentos OIT es importante un ajuste adecuado de la temperatura.
4. Mantenga una cantidad de muestra uniforme en las mediciones múltiples.
5. Extienda la muestra uniformemente sobre el fondo del crisol. En el caso de muestras líquidas, asegúrese de que cubre el borde inferior del crisol.
6. La muestra debe medirse en un crisol abierto o parcialmente cerrado con una tapa perforada con cinco orificios de 1 mm, para evitar que se cuelen productos de oxidación.
7. Teniendo en cuenta las condiciones prácticas, modifique la temperatura de medición para obtener resultados de OIT dentro de los límites.
8. Si una muestra o sus productos de oxidación se derraman sobre el sensor durante las mediciones, realice una prueba de quemado para limpiarlo antes de proceder con la siguiente muestra.