Induktionstid för oxidation

Många organiska föreningar tenderar att genomgå en oxidationsreaktion i närvaro av syre, även vid låga temperaturer. Vissa typer av ämnen uppvisar dock, när de utsätts för isotermiska förhållanden, en induktionsperiod under vilken ingen reaktion med syre sker. Denna tidsperiod kallas oxidationsinduktionstid eller oxidativ induktionstid (OIT). Efter denna period sker en reaktion med syre med ökande hastighet.

De ämnesklasser som uppvisar denna egenskap är

• Polyolefiner (främst polyeten och polypropen)
• Smörjfetter och smörjoljor
• Ätbara oljor och fetter

OIT används ofta för att studera stabiliteten hos ovanstående material vid processutveckling och kvalitetskontroll. Testet används för att bedöma stabiliseringsnivån hos ett material genom att bestämma tiden till dess att oxidativ nedbrytning påbörjas. Mätningen utförs i en syreatmosfär vid en temperatur som är tillräckligt hög för att säkerställa att nedbrytningen börjar inom en rimlig tid. OIT utförs under accelererade förhållanden för att förkorta mättiden så att den blir praktiskt genomförbar.

Oxidation onset temperature eller OOT är den temperatur vid vilken oxidationen av ett prov börjar. I likhet med OIT är OOT också ett relativt mått på testmaterialets stabilitet mot oxidation. Ju högre OOT, desto stabilare är materialet.

OIT är tiden från den första exponeringen för syre till början av exoterm nedbrytning vid testets isoterma temperatur. Det ger ett relativt mått på testmaterialets stabilitet mot oxidation. Ju längre OIT, desto stabilare material. Som visas i diagrammet är OIT tiden från den första exponeringen för syre (t₀) till oxidationens början (t_onset).

OOT eller Oxidation Onset Temperature är temperaturen vid början av exoterm nedbrytning uppmätt vid en given uppvärmningshastighet i en oxidativ miljö. OOT-testet är ett dynamiskt test och mäts vid en specificerad uppvärmningshastighet i närvaro av luft eller rent syre. Provet värms upp i en DSC-modul i en öppen degel med en önskvärd uppvärmningshastighet på 10 K/min tills den exoterma oxidationsreaktionen börjar. Detta visas av den plötsliga ökningen av värmeflödet i diagrammet till höger. Utvärderingen av början på kurvan ger värdet OOT.

HP DSC kan enkelt byggas ut till ett HP DSC kemiluminescenssystem.

Kemiluminiscens är den ljusstrålning som genereras när vissa material oxideras. Instrumentet detekterar samtidigt ljusemissionen och värmeflödet från ett prov som utsätts för ett exakt kontrollerat gastryck vid en viss temperatur.

I detta exempel på OIT-bestämning av motorolja uppvisar DSC-mätkurvan en stark exoterm effekt efter ca 66 minuter, vilket motsvarar början av oljeoxidationen.

Oxidationens början framgår också tydligt av mätkurvan för kemiluminiscens. Intensiteten hos kemiluminiscensen minskar först gradvis på grund av oxidativ nedbrytning av stabilisatorer och ökar sedan plötsligt när oljan uppvisar oxidation.

En standard eller norm tillhandahåller en vetenskapligt utformad testmetod som är globalt accepterad. Användning av dessa metoder säkerställer enhetlighet i testförfaranden samt en bas för jämförelse av resultat mellan laboratorier. Genom att använda standardmetoden minimeras arbetet med metodvalidering, vilket är en förutsättning för godkännande av kvalitetssäkring. OIT-analys i omgivningsförhållanden och i högtrycksförhållanden har särskilda internationella standardmetoder som ASTM, EN, ISO och CEC. För OOT finns det dock hittills bara en enda standardmetod från ASTM. En lista över standardnormer för termisk analys finns i länken nedan.

OIT-resultaten påverkas av instrumentets kalibreringsfaktorer. Det är därför viktigt att instrumentet är korrekt kalibrerat, annars krävs en temperaturjustering. Certifierade referenssubstanser som finns tillgängliga från LGC och NIST används för rutinmässiga kalibrerings- och justeringsförfaranden.

OIT-analys utförs under isotermiska förhållanden vid en vald temperatur. Därför är temperaturjustering för sådana isotermiska förhållanden viktig. För detta används en referenssubstans för en specifik temperatur istället för ett temperaturintervall.

ProgramvaranSTAR^e innehåller färdiga metoder för snabb kontroll av instrumentets status och särskilda kalibrerings- och justeringsmetoder för en enda eller en kombination av olika referenssubstanser. Valet av referens beror på användarens arbetstemperaturområde.

1. Låt instrumentet stabilisera sig innan experimentet påbörjas.
2. För rapportering, beakta inte den första mätningen efter att instrumentet har slagits på.
3. Kontrollera instrumentets kalibrering innan du utför experiment. För OIT-experiment är korrekt temperaturjustering viktig.
4. Upprätthåll en enhetlig provmängd vid flera mätningar.
5. Sprid ut provet jämnt över degelns botten. För flytande prover, se till att det täcker degelns nedre kant.
6. Provet ska mätas i ett öppet kärl eller delvis stängt med ett lock med fem hål på 1 mm, för att förhindra att oxidationsprodukter kryper ut.
7. Med hänsyn till praktiska förhållanden, ändra mätningstemperaturen för att uppnå OIT-resultat inom gränserna.
8. Om ett prov eller dess oxidationsprodukter spills på sensorn under mätningarna ska du utföra en utbränningskörning för rengöring innan du fortsätter med nästa prov.