التحكم في الإيزوسيانات المتبقية

تعد الإيزوسيانات اللبنات الحيوية للأداء العالي للبوليمرات القائمة على البولي يوريثين، والتي تشكل الطلاء والمواد الرغوية والمواد اللاصقة واللدائن ومواد العزل. مخاوف من أن التعرض إلى الإيزوسيانات المتبقية يؤدي إلى حدود جديدة للإيزوسيانات المتبقية في المنتجات الجديدة. إن الطرق التحليلية التقليدية لقياس تركيز الإيزوسيانات المتبقية (NCO) باستخدام سحب العينة والتحليل خارج الموقع تثير مخاوف وقلاقل:

• تؤدي أوقات الانتظار الطويلة للنتائج التحليلية خارج الموقع إلى استحالة اتخاذ قرارات في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى عدم اتشاق جودة المنتج وانخفاضًا في كفاءة الإنتاج.
• الافتقار إلى المعرفة الكافية بالعملية في أي فترة زمنية
• التعرض إلى عينات NCO يزيد من مخاطر التحسس ومخاطر الصحة البشرية

المراقبة في الموقع باستخدام التقنية التحليلية للعملية يلبي هذه التحديات. وبشكل خاص، يعد التحليل الطيفي mid-IR في الموقع باستخدام حساس الانعكاس الكلي المخفف (ATR) خيارًا مثاليًا بسبب انتقائيته وحساسيته. يوفر التحليل الطيفي لتحويل الاشعة تحت الحمراء بنظام فورييه بخط الإنتاج طريقة مباشرة وواضحة لمراقبة بدء التفاعل وتقدمه والتحول وتكون المركب الوسيط (عابر و/أو شديد التفاعل) ونقطة النهاية في الوقت الفعلي. يستطيع التحليل الطيفي لتحويل الاشعة تحت الحمراء بنظام فورييه قياس كمية NCO والبوليول والمنتجات الثانوية وتركيزات ما قبل البوليمر في ظروف التفاعل بدون أخذ العينات لتحليلها خارج خط الإنتاج. وهذا يمكّن شركات التصنيع والمعادلون من ضمان الوفاء بمواصفات جودة المنتج والسلامة الشخصية واللوائح البيئية.

في هذا المثال، تتفاعل diisocyanate مع البوليول.  هناك العديد من العوامل الحرجة للعملية التي قد تؤثر على الدي إيزوسيانات المتبقية في المنتج، وتشمل درجة حرارة التفاعل وجودة مادة البدء الواردة ومعدلات التغذية وحركيات التفاعل وزمن التفاعل.

لتتبع تقدم التفاعل، يتم تركيب مسبار التحليل الطيفي لتحويل الاشعة تحت الحمراء بنظام فورييه في الموقع مباشرةً في الوعاء طوال مدة الإنتاج الخلطي. يتم تسجيل طيف الوسط تحت الأحمر كل 60 ثانية وتخططيه بمرور الوقت مما يكوّن رسمًا بيانيًا لشلال ثلاثي الأبعاد كما هو موضح على اليمين.  وتصور هذه الخريطة مدى تزامن الانخفاض في المتفاعلات مع الزيادة في المنتج بتقدم الوقت.  ويمكن أيضًا تصوير النتائج عبر تقدم التفاعل، مع عرض مخطط للتركيز النسبي لكل مكون بالتفاعل كدالة لزمن التفاعل.

ترتبط قيم امتصاص وسط الأشعة الحمراء لمكون الدي إيزوسيانات بطريقة المعايرة بالتحليل الحجمي لـ ASTM.  في حالة انحراف الاتجاه ن القيم المتوقعة، يمكن أن يكتشف قياس الموقع على الفور التغير من القيمة المثالية أو المتوقعة، ويزود المهندسين ومشغلي المصنع بالفرصة لإدخال التصحيحات الضرورية في أثناء تطوير البوليمر الأولي أو تصنيعه.  إن هذه المعلومات التي تتيح التحرك بناءً عليها والمتاحة في الوقت الفعلي تقلل من، أو تغني عن، الحاجة إلى إعادة العمل على الدفعات التي لا تفي بمعايير الجودة، وهذا يضمن وفاء تركيزات NCO المتبقية بالمواصفات، مع تحسين كفاءة الإنتاج وخفض تكاليف التشغيل.

توفر المراقبة في الموقع مع التقنية التحليلية للعملية فهمًا للعملية من أجل التحديد الكمي لتركيزات الإيزوسيانات (NCO) والبوليول والمنتجات الثانوية وما قبل البوليمر في الوقت الحقيقي.  في هذا المستند، تم تطبيق التحليل الطيفي بالوسط تحت الأحمر  في الموقع لضمان الوفاء بجودة المنتج والسلامة الشخصية واللوائح البيئية.

يستخدم التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع لتحسين التحكم في الإيزوسيانات (NCO) المتبقية.  يقوم الباحثون في المجال الأكاديمي والصناعي باستخدام التحليل الطيفي بتقنية mid-FTIR في الموقع بشكل روتيني لتوفير بيانات تجريبية غنية بالمعلومات الشاملة تستخدم لتطوير البحث.

يوفر التحليل الطيفي ReactIR FTIR في الموقع   المراقبة المستمرة لأنواع التفاعل الرئيسية وتقدم التفاعل. يوفر ReactIR معلومات محددة حول بدء التفاعل وتحويله والمواد الوسيطة ونقطة النهاية - حتى في ظل ظروف صعبة تجعل أخذ العينات وتحليلها بعيدًا عن خط الإنتاج أمرًا صعبًا. إن الجمع بين المفاعلات التخليقية الأتوماتيكية والأدوات التحليلية  في الموقع يوفر مستوى إنتاجية إضافي بواسطة التحكم في وتسجيل جميع عوامل التفاعل على مدار 24 ساعة في اليوم.

• دراسات الحركية للتفاعل الكيميائي
• الهدرجة
• أخذ العينة لتحديد نمط التلوث
• التخليق الكيميائي
• كيمياء التدفق المستمر