向内检测热聚合物退化

聚合物是现代社会不可或缺的部分,几乎从我们使用的所有产品中都发现,包括机器和引擎组件聚合物降解 并需要密切监控 以确保它不会导致结构素材或设备失效我们已经有许多方法评估聚合物在实验中的退化问题,但是在聚合物使用时监测聚合物则难得多。Martin Luther大学Halle-Witenberg的Wolfgang Binder教授和MSC Alexander Funtan教授与ALTANAAAG及其启动研究的ELANTAS分支一起,开发出实时传感器系统检测聚化物类热退化的潜力新的方法将对所有商业电机都很重要,这些材料用于隔热

聚合物-由大分子链组成的材料-几乎都用于现代生活的每一个领域。装在我们购物袋 饮料和食品打包里 可能穿在你现在穿的衣服里 手机 电脑 汽车各种聚合物许多实用性能包括强健轻重同时相对僵硬、抗腐蚀性能、热电传导性弱和低成本易于调适聚合物特性,如调适性、生物兼容性、弹性和抗药性,使它们适合我们周围的大量应用电动汽车电机应用

聚合器电动车
可持续性现在是共同目标,包括在我们对化石燃料负面影响的反应中电动车辆使用量正在增加,燃烧引擎有适当的传感器表示需要加油或换油,电动汽车仍然无法使用这些传感器,即使部件操作时也要穿戴这些传感器。

电机部件涂上特殊聚合树脂,这些树脂随着电机操作经历热退化因为这种涂层需要隔热和机械停机化,它们的失灵可能产生严重后果。开发适当的传感器,可显示聚合物何时退化到需要替换点,避免不必要的引擎替换,从而为可持续性做出宝贵贡献。

开发合适的传感器可避免不必要的引擎替换,为可持续性做出宝贵贡献

Wolfgang Binder教授和Msc Alexander Funtan教授来自德国Martin Luther大学Halle-Wittenberg公司,与ALTANAAAG协作,这是特殊化学领域全球领先者,ELANTAS分公司是一家以全球电气电子行业为主的绝缘保护材料制造厂,它设计了聚化物化学元件PEI类高性能工程热合机使用多件电机工具、洗衣机、防爆电机和钻机电动车辆常用选用方式,因此监测PEI热退化意义重大。

聚合物退化监测挑战
聚合物可以是自然或合成的,但都倾向于从温度、机械力或光中降解,这自然是我们现代产品耐久性问题聚合物需要持续监控 以确保结构素材和装置的可持续性视聚合物类型而定,根据分子权值变化、机械性能变化或隔热行为变化等,有多种经典前置监测方法可用检验系统原位退化运行时难度大得多,因为许多常用分析方法对内联测量不切实际目标值得追求 因为它对前台监控有多项好处它可以及早检测问题,提高可靠性和性能并降低机器故障风险

最近,传感器技术成为传统技术关注焦点,因为这些技术更容易实时调查使用。持续检测聚合物退化需要触发降解过程,因此传感器技术正在开发中,基础是检测聚合物中的化学、热学、机械学、重敏或静电变化

感应热聚合降解
切默感应器特别为检测降解产物提供有希望的方法-聚合分解期间持续释放的分子这种方法需要使用与降解产物交互作用的其他分子产生可检测变化使用光化化器激活时会改变光谱特性,使用荧光光谱很容易观察

Binder和Funtan设计合成二联分子通过研究荧光变化持续跟踪聚苯乙烯-聚苯乙烯树脂热退化PEI已知高热机械抗药性,但在几年内经历热降解研究者选择使用三氟乙基二联染色器(STL-3,STLI4),该染色器嵌入PEI矩阵时,会与热老化期间释放的目标分子NPG发生反应通过波长移位很容易看到这种反应,并用荧光光谱检测研究人员通过监测处女(非激活)和激活传感器分子的响应,计算出PEI热退化

嵌入不同聚合矩阵的传感器分子在UV光标下辐照

求解固态测试
Binder和Funtan在设计传感器过程中首先必须识别出在PEI热分解期间释放的合适解析物它们在200摄氏度和220摄氏度上进行了热降解实验,这些温度代表原位退化通过从500至5000小时不等的不同测试阶段捕捉降解产物,并通过核磁共振光谱检测检测,检测出酒精NPG为可能目标分子证明二元分子STI-3和STI-4适配性,先用不同富集解析法做解析法实验,特别是已知PEI热分解时喷出由这些降解产物绑定传感器分子并产生可观察到的荧光谱变化STI-3和STI-4均显示用n丁胺和酒精激活,响应时最大排量移位几秒研究者随后侧重于NPG热降解主解析法,该解析法对两种传感器分子产生强烈反射

新二元glycol发布后与PEI-resin热降解相关联,触发传感器激活后由荧光光谱监测

Binder和Funtan首次验证传感器响应并检测模型系统所选固态检测系统、非浮态固聚合物矩阵、聚苯树脂(PS/DVB)、Binder和Funtan将注意力转向固PEI树脂使用ALTANAAG提供的两个PEI配方并添加STI-3或STI-4和PS/DVB测试一样,他们用正丁胺解析法存储样本并使用荧光光谱检测传感器激活PEI内两种传感器分子的反应证实了初步实验求解结果

Neopentylglycol和固化PEI响应
Binder和Funtan检测传感器激活固化PEISTI-3和STI-4都嵌入PEI样本并接触NPG以确定传感器分子的反应方式研究者调查样本在室温或180摄氏度气相效果PEI控件样本无传感器分子得到同样的处理室温样本下降8%,加热样本下降26%,控制实验下降4%

生命周期增强和减少浪费
Binder和Funtan成功将这些传感器分子嵌入各种聚合矩阵中,证明该方法在不同条件下运行良好,在求解和固态方面都有效。提供潜在强效工具实时跟踪PEI浸泡式保护涂层的长期退化向延长电机寿命和提高所有电动车辆可持续性迈出重要一步

下一步工作是调查STI-3和STI-4在引擎工作条件下现场激活