Cible de détection
Analyse de l'identification du caoutchouc
Aperçu
Cette solution est conforme à la norme ISO 4650 « Caoutchouc – Identification – Méthodes spectrométriques infrarouges ». Cette norme internationale spécifie deux méthodes d'identification des caoutchoucs, y compris les élastomères thermoplastiques, à l'état brut ou sous forme de mélanges vulcanisés ou non vulcanisés. Ces deux méthodes consistent en l'examen des polymères par leurs produits de pyrolyse (pyrolysats) ou par des films obtenus par coulée à partir d'une solution ou par moulage (pour les caoutchoucs bruts uniquement).
Appareil
Spectromètre FTIR HKL-4650 pour l'analyse du caoutchouc
I. Méthode conventionnelle
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En vigueur
Cette méthode est applicable à l'identification du caoutchouc brut, du caoutchouc composé ou du caoutchouc vulcanisé, y compris les compositions de caoutchouc pur ou mélangé (le polymère minoritaire des mélanges devant généralement représenter au moins 20 % en masse), comme le caoutchouc isoprène (IR), le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le caoutchouc nitrile (NBR), le caoutchouc chloroprène (CR), le caoutchouc butyle (IIR), le caoutchouc polybutadiène (BR), le copolymère éthylène-propylène (EPM/EPDM), le caoutchouc polyéthylène chlorosulfoné (CSM), le caoutchouc polyuréthane (PU), le caoutchouc chloroéther (ECO), le caoutchouc ester nitrile (XNBR), le caoutchouc silicone (MVQ) et le fluoroélastomère (FKM). Cependant, cette méthode ne convient pas à l'analyse quantitative.
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Méthode d'essai
Cette méthode permet d'identifier les polymères de caoutchouc par analyse spectroscopique infrarouge de produits de pyrolyse ou de films préparés à partir de solutions de caoutchouc.
(1) Identification des produits de pyrolyse : Placer une petite quantité de l’échantillon de caoutchouc préparé dans un tube à essai sous flux d’azote. Chauffer le tube dans un petit four électrique réglable, en maintenant la température à 550 ± 25 °C pour la pyrolyse, ou effectuer une pyrolyse rapide à la flamme. Déposer quelques gouttes du produit de pyrolyse sur une plaque de sel ou une plaquette de silicium monocristallin. Enregistrer ensuite le spectre infrarouge dans la gamme de 2,5 à 15 µm (4 000 à 667 cm⁻¹).
(2) Identification des films
1) Identification des films de caoutchouc vulcanisé
i. Méthode de dissolution à chaud dans le 1,2-dichlorobenzène : Une petite quantité de l’échantillon de caoutchouc préparé est dissoute dans du 1,2-dichlorobenzène, puis filtrée. Le filtrat est ensuite déposé sur une plaque de sel et laissé s’évaporer complètement pour former un film mince. Le spectre infrarouge est enregistré dans la gamme 2,5–15 µm (4000–667 cm⁻¹).-1).
ii. Méthode de dégradation à 200 °C : Une petite quantité de l’échantillon de caoutchouc préparé est dégradée thermiquement à 200 ± 5 °C pendant une courte durée. L’échantillon dégradé est d’abord dissous dans du 1,1,1-trichloroéthane, puis dans du dichlorométhane. La solution est ensuite déposée sur une plaque de sel et, après évaporation complète du solvant, le spectre infrarouge est enregistré dans la gamme de 2,5 à 15 μm (4 000 à 667 cm⁻¹).-1).
2) Identification des films de caoutchouc brut
Une petite quantité de l'échantillon de caoutchouc préparé est dissoute dans un solvant approprié, puis filtrée. Le filtrat est déposé sur une plaque de sel et, après évaporation complète du solvant, le spectre infrarouge est enregistré dans la gamme de 2,5 à 15 μm (4000 à 667 cm⁻¹).-1).
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Exemples d'application
(1) Échantillon : Caoutchouc
(2) Méthode de préparation des échantillons : Pyrolyse
(3) Appareillage :Spectromètre FTIR HKL-4650 pour l'analyse du caoutchouc
(4) Résultats des tests
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Lorsque les pics d'absorption suivants apparaissent dans le spectre lors de la pyrolyse, ils ne peuvent être utilisés pour l'identification du caoutchouc. Ces pics d'absorption incluent celui à 3330 cm⁻¹.-1, 2860 cm-1, 1700 cm-1et 1450 cm-1L'absorption infrarouge caractéristique qui distingue le caoutchouc nitrile (NBR) des autres caoutchoucs se manifeste principalement par une forte absorption entre 2000 et 2000 cm⁻¹.-1et 2300 cm-1Comme on peut le constater sur la figure 2, il existe une très forte absorption à 2240 cm⁻¹.-1, confirmant que l’échantillon de caoutchouc testé est du caoutchouc nitrile (NBR).
II. Méthode de réflexion totale atténuée (ATR)
Grâce à sa capacité de sortie d'énergie élevée et à son détecteur haute sensibilité, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) a permis à la méthode ATR de s'appliquer largement ces dernières années à l'analyse du caoutchouc et de ses additifs. La technique ATR permet l'analyse directe d'échantillons inaccessibles aux méthodes de transmission conventionnelles, rendant possible l'analyse de revêtements de surface et de matériaux difficiles à préparer sans préparation préalable. Cette méthode est particulièrement adaptée aux matériaux tels que le caoutchouc, les plastiques, les fibres et les élastomères, ne nécessitant qu'une préparation minimale de l'échantillon avant la mesure.
L'accessoire ATR, abrégé en accessoire ATR, est actuellement proposé par les fabricants d'accessoires infrarouges en quatre principaux types : accessoires ATR horizontaux, accessoires ATR à angle variable, accessoires ATR à cellule circulaire et accessoires ATR à réflexion unique. Les trois premiers types relèvent de la technologie ATR à réflexions internes multiples, tandis que le dernier est un accessoire ATR à réflexion interne unique. Ces quatre types d'accessoires ATR fonctionnent selon le même principe fondamental. Comparée aux méthodes de test traditionnelles, la méthode ATR est plus pratique et permet une préparation des échantillons plus rapide. Son principe de fonctionnement diffère légèrement des méthodes conventionnelles, car elle mesure les variations du signal pendant la phase d'atténuation de la réflexion totale interne.