Tiêu chuẩn ISO 15512 Nhựa - Xác định hàm lượng nước

Tiêu chuẩn ISO 15512 Nhựa - Xác định hàm lượng nước, do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) ban hành, mô tả các phương pháp xác định hàm lượng nước của nhựa ở dạng bột, dạng hạt và dạng thành phẩm. Các phương pháp này không kiểm tra khả năng hấp thụ nước (động học và cân bằng) của nhựa được đo theo tiêu chuẩn ISO 62.

Phương pháp A thích hợp để xác định hàm lượng nước thấp đến 0,1% với độ chính xác 0,1%. Phương pháp B và C thích hợp để xác định hàm lượng nước thấp đến 0,01% với độ chính xác 0,01%. Phương pháp D thích hợp để xác định hàm lượng nước thấp đến 0,01% với độ chính xác 0,01%. Phương pháp E thích hợp để xác định hàm lượng nước thấp đến 0,001% với độ chính xác 0,001%. Độ chính xác đã nêu là giới hạn phát hiện tùy thuộc vào khối lượng mẫu tối đa có thể. Hàm lượng nước được biểu thị bằng phần trăm khối lượng nước.

Phương pháp D thích hợp cho polyamit (PA), polycarbonat (PC), polypropylen (PP), polyetylen (PE), nhựa epoxy, polyetylen terephthalat (PET), polyester, polytetrafluoroetylen (PTFE), polyvinyl clorua (PVC), polylactua (PLA) và polyamidimit (PAI). Phương pháp này không được khuyến nghị, đặc biệt đối với các mẫu có thể giải phóng amoniac. Các phương pháp A, B, C và E nhìn chung thích hợp cho tất cả các loại nhựa và mức độ ẩm.

Hàm lượng nước là một thông số quan trọng trong quá trình chế biến vật liệu và cần phải duy trì ở mức dưới mức quy định trong tiêu chuẩn vật liệu liên quan.

Tiêu chuẩn này định nghĩa sáu phương pháp thay thế:

• Phương pháp A là phương pháp chiết xuất sử dụng metanol khan, tiếp theo là chuẩn độ Karl Fischer đối với nước đã chiết xuất. Phương pháp này có thể được sử dụng cho tất cả các loại nhựa và phù hợp với các hạt có kích thước nhỏ hơn 4 mm x 4 mm x 3 mm. Nó cũng có thể được sử dụng cho các vật liệu tiền polymer ở ​​dạng bột không tan trong metanol, chẳng hạn.
• Phương pháp B1 là phương pháp bay hơi sử dụng lò ống. Nước trong mẫu thử được bay hơi và chuyển vào bình chuẩn độ với không khí khô hoặc khí mang nitơ, sau đó nước thu được được xác định bằng phương pháp đo điện lượng thông qua chuẩn độ Karl Fischer hoặc cảm biến độ ẩm. Phương pháp này có thể được sử dụng cho tất cả các loại nhựa và phù hợp với các hạt có kích thước nhỏ hơn 4 mm x 4 mm x 3 mm.
• Phương pháp B2 là phương pháp bay hơi được thực hiện bằng cách sử dụng bình chứa mẫu được gia nhiệt. Nước trong mẫu thử được bay hơi và chuyển vào bình chuẩn độ với không khí khô hoặc khí mang nitơ, sau đó nước thu được sẽ được chuẩn độ Karl Fischer. Phương pháp này có thể được sử dụng cho tất cả các loại nhựa và phù hợp với các hạt có kích thước nhỏ hơn 4 mm x 4 mm x 3 mm.
• Phương pháp C là phương pháp đo áp suất. Hàm lượng nước được xác định từ sự tăng áp suất do sự bay hơi của nước trong điều kiện chân không. Phương pháp này không phù hợp với các mẫu nhựa có chứa các hợp chất dễ bay hơi khác ngoài nước với lượng đáng kể làm tăng áp suất hơi ở nhiệt độ phòng. Cần kiểm tra định kỳ sự hiện diện của một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi, ví dụ như bằng phương pháp sắc ký khí. Việc kiểm tra như vậy đặc biệt cần thiết đối với các loại hoặc chất lượng vật liệu mới.
• Phương pháp D là phương pháp đo điện lượng nhiệt sử dụng tế bào diphosphorus pentoxide để phát hiện nước bay hơi. Nước có trong mẫu thử được bay hơi và vận chuyển đến tế bào cảm biến bằng không khí khô hoặc khí mang nitơ, sau đó tiến hành xác định điện lượng của nước thu được. Phương pháp này không áp dụng được cho các mẫu nhựa chứa các hợp chất dễ bay hơi khác ngoài nước với lượng đáng kể làm tăng áp suất hơi ở nhiệt độ phòng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thành phần dễ bay hơi có thể phản ứng với lớp phủ axit của cảm biến diphosphorus pentoxide, chẳng hạn như amoniac hoặc bất kỳ loại amin nào. Cần kiểm tra định kỳ sự hiện diện của một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi. Việc kiểm tra như vậy đặc biệt cần thiết đối với các loại hoặc cấp vật liệu mới.
• Phương pháp E là phương pháp dựa trên canxi hydrua. Hàm lượng nước trong mẫu bay hơi do sự kết hợp giữa chân không và gia nhiệt. Nước bay hơi phản ứng với canxi hydrua tạo thành hydro phân tử và canxi hydroxit. Hydro gây ra sự tăng áp suất trong chân không tỷ lệ thuận với lượng nước bay hơi. Các thành phần dễ bay hơi không phản ứng với canxi hydrua sẽ ngưng tụ trong bẫy làm mát và không ảnh hưởng đến phép đo.

Khả năng so sánh giữa các phòng thí nghiệm trong việc xác định hàm lượng nước của nhựa nhìn chung thấp. Nguyên nhân chính là do sự khác biệt trong cách đóng gói mẫu, xử lý mẫu, thiết bị và cài đặt. Ví dụ, mẫu nên được đóng gói trong các hộp thủy tinh đặc biệt hoặc túi kín có lớp chắn nước. Việc xử lý mẫu tốt nhất nên được thực hiện trong môi trường nitơ khô hoặc không khí. Để tăng tính lặp lại và khả năng tái tạo, cần tuân thủ nghiêm ngặt quy trình được mô tả trong tài liệu này.

Tiêu chuẩn này không quy định cụ thể các mức nhiệt độ cài đặt cho phương pháp bay hơi. Đối với phương pháp đo áp suất, nhiệt độ 200 độ thường được sử dụng. Tuy nhiên, nhiệt độ này có thể quá cao đối với một số vật liệu ngưng tụ và có thể dẫn đến sự hình thành nước, ví dụ như do phản ứng ngưng tụ.

Nhiệt độ gia nhiệt cần được tối ưu hóa tùy thuộc vào vật liệu cần thử nghiệm, thiết bị sử dụng và điều kiện thực tế. Nếu nhiệt độ quá thấp, tổng lượng nước trong vật liệu cần thử nghiệm sẽ không bay hơi hoàn toàn, trong khi nhiệt độ quá cao sẽ gây ra hiện tượng hình thành nước do các phản ứng như phân hủy và ngưng tụ.

Tiêu chuẩn này bao gồm quy trình tối ưu hóa nhiệt độ gia nhiệt để chọn nhiệt độ thích hợp cho việc xác định hàm lượng nước và để cải thiện khả năng so sánh giữa các phòng thí nghiệm.

Ngay cả một lượng nhỏ nước trong vật liệu nhựa cũng có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng trong các quy trình như ép phun hoặc ép đùn. Độ ẩm quá mức có thể dẫn đến thủy phân (phân hủy hóa học), gây ra các khuyết tật như bọt khí, lỗ rỗng, vết loang, giảm độ bền cơ học, mất ổn định kích thước và hư hỏng nhanh hơn. Kiểm soát độ ẩm là rất quan trọng đối với việc đảm bảo chất lượng trong các ngành công nghiệp như ô tô, bao bì, điện tử và xây dựng.

Tóm lại, tiêu chuẩn ISO 15512 đảm bảo kết quả nhất quán và có thể tái lập giữa các phòng thí nghiệm và nhà sản xuất. Nó hỗ trợ việc tuân thủ các đặc tính vật liệu, trong đó hàm lượng nước phải nằm dưới ngưỡng quy định để đảm bảo an toàn trong quá trình chế biến. Được nhiều quốc gia áp dụng làm tiêu chuẩn quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, màng và tấm. Tiêu chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất của các sản phẩm nhựa trên toàn thế giới.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm nghiệm tiên tiến mà họ yêu cầu, và hỗ trợ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm nghiệm cho các doanh nghiệp theo tiêu chuẩn "ISO 15512 Nhựa - Xác định hàm lượng nước".