再生塑料中DSC、灰分检测方案(差示扫描量热)

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SSL-CA19-071Excellence in Science Excellence in ScienceTA-016 岛津企业管理(中国)有限公司分析中心http：//www.shimadzu.com.cn上海市徐汇区宜州路180号B2栋咨询电话：021-34193996Hotline： 021-34193996Building B2， No.180 Yizhou Road，Shanghai 热分析法鉴定塑料再生颗粒固体废物属性 TA-016 摘要：本文参考海关总署发布的《进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法(试行)》中聚合物组分一致性分析方法和灰分测定方法，使用岛津 DSC-60 Plus、DTG-60H热分析仪器对PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等再生料颗粒玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度以及灰分等性能进行了测试，快速鉴定了塑料再生颗粒固体废物的属性。 关键词：热分析 DSC-60 Plus DTG-60H 再生塑料颗粒固体废物鉴别 塑料再生颗粒就是利用废旧塑料加工成颗粒。常见的废旧塑料有废品、残次品、边角料、农用塑料、日用塑料和医用塑料。截至目前，生活来源及工业来源废塑料等均已进入《禁止进口的固体废物名录》，但是对进口塑料再生颗粒并没有禁止。海关总署于近日发布《进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法(试行)》，对再生塑料颗粒进口环节加强了监督检验，以配合禁废令的有效实施。 定性、定量表征的极其有效的手段。本文参考海关总署发布的《进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法(试行)》中聚合物组分一致性分析方法和灰分测定方法两部分内容，使用岛津DSC-60 Plus、DTG-60H 热分析仪器对PP、PA和PBT等再生料颗粒玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度以及灰分等性能进行了测试，快速鉴定了塑料再生颗粒固体废物的属性。 热分析是广泛用于描述物质的性质与温度关系的一类技术，是对各类物质在很宽的温度范围内进行 I实验部分 1.1仪器 岛津 DSC-60 Plus 差示扫描量热仪 岛津DTG-60H 差热-热重同步分析仪 图1岛津 DSC-60Plus 图2岛津DTG-60H 1.2样品 某出入境检验检疫局提供的三种再生塑料 图3三种再生塑料样品 1.3分析条件 DSC-60 PlusDTG-60H埚类型：铝卷边锅坩埚类型：氧化铝锅冷却媒介：液氮氛围气体：空气干燥器流量：300mL/min载气流速：100mL/min氛围气体：氮气 PURGE 流量： 50mL/min |结果与讨论 进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法规定了包括放射性、异常气味、夹杂物含量、外观形状、聚合物组分种类、有害元素含量、聚合物组分一致性、灰分共八项检测要求，现场属性检验存在不合格项时，判断为疑似固体废物，送实验室做进一步鉴别，其中聚合物组分一致性、灰分均属于实验室属性鉴别项目。 2.1聚合物组分一致性分析 PP再生料外观无明显差别，随机选取两个PP颗粒，DSC曲线扫描验证两颗粒料热性能基本一致，融融温度、结晶温度无明显差别，因此该批次PP再生料符合聚合物组分一致性要求。 图4PP再生料DSC 曲线比较 表1PP再生料 DSC结果汇总 名称 外观特征 融熔温度 结晶温度 Tpm (℃) Tpc (℃) PP-1 黑色、不透明 126 124 163 PP-2 黑色、不透明 126 124 162 同一批PA 再生料中发现外观性状上明显存在差别，呈现乳白色和透明两种外观，颗粒形状也不尽相同。对两类再生料进行 DSC 曲线扫描发现， PA-1(蓝色曲线))出现明显的玻璃化转变过程，表明该试样存在非定形态成分，玻璃化转变温度59℃，继续加热， PA-1在120℃~190℃出现多重融熔峰，融熔峰值温度分别为141℃、148℃和151℃，降温过程(降温速率10℃/min)未出现明显的结晶过程，二次加热无融熔过程。而试样PA-2(红色曲线)无玻璃化转变过程，融熔峰峰温度约220C，冷却结晶晶值温度约161℃。由上可知这一批PA再生料分为两类：结晶态和无定形态，因为其结晶形态不同，使得同一组分材料热性能差异明显，因此该批次PA再生料不符合 DSC 曲线一致性要求。 图5PA再生料 DSC 曲线比较 表2PA再生料 DSC数据汇总 名称 外观特征 玻璃化转变温度 融熔温度 结晶温度 Tmg (℃) Tpm (℃) 141 Tpc (℃) PA-1 乳白色、不透明、硬度低 61 多重熔融 148 151 PA-2 透明度高、质地坚硬、脆 162 220 161 2.2灰分 该批PP再生料呈现黑色颗粒状，称适量PP试样置于氧化铝甘埚，空气氛围下从室温开始升温，并记录残留灰分质量。结果表明达到850℃条件下PP再生料粒均存在残留灰分，灰分含量分别为0.2%、0.3%，升温过程中 TGA失重曲线趋势及失重速率结果差异不大。因此该批次PP粒料符合灰分一致性要求。 图6PP再生料 DTG 曲线 表3PP 再生料 DTG 失重结果汇总 名称 失重量对应温度(C) 残余灰分 5% 10% 50% 90% % PP-1 291 302 380 419 0.2 PP-2 286 301 390 426 0.3 称适量 PBT 试样置于氧化铝甘埚，空气氛围下从室温开始升温，并记录残留灰分质量。结果表明达到500℃条件下 PBT完全重重，无残留灰分，升温过程中 TGA 失重曲线趋势及失重速率结果差异不大。因此该批次 PP 粒料符合灰分一致性要求。 图7PBT再生料 DTG 曲线比较 表4PBT再生料 DTG 重重结果汇总 名称 失重量对应温度(℃) 5% 10% 50% 90% 100% PBT-1 363.7 385.7 415.7 440.4 501.2 PBT-2 367.5 387.6 416.6 443.5 501.1 ■结论 岛津公司热分析产品系列门类齐全，包括差示扫描量热仪、热重分析仪和差热热重同步分析仪和热机械装置等产品，可以全面测试材料玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度、热焓变化、氧化诱导时间、热失重等数据。本实验中检测了 PA、PP、PBT等再生塑料颗粒热性能，实验结果表明热分析方法可快速准确测定再生塑料颗粒的聚合物组分和灰分，可满足海关口岸实验室鉴别再生塑料固体废物属性的要求。 Shimadzu(China)CO.，LTD. Analytical Applications Center 截至目前，生活来源及工业来源废塑料等均已进入《禁止进口的固体废物名录》，但是对进口塑料再生颗粒并没有禁止。海关总署于近日发布《进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法（试行）》，对再生塑料颗粒进口环节加强了监督检验，以配合禁废令的有效实施。本文参考海关总署发布的《进口再生塑料颗粒固体废物属性快速检验鉴别方法（试行）》中聚合物组分一致性分析方法和灰分测定方法两部分内容，使用岛津DSC-60 Plus、DTG-60H热分析仪器对PP、PA和PBT等再生料颗粒玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度以及灰分等性能进行了测试，快速鉴定了塑料再生颗粒固体废物的属性。