Examination of chemical composition of wood-plastic composites by differential scanning calorimetry and infrared spectroscopy

• Autorzy: Gołofit Tomasz , Zielenkiewicz Tomasz , Gawron Jakub , Cieślak Katarzyna , Tomaszewski Waldemar , Chmielarek Michał , Maksimowski Paweł , Pawłowski Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.5.3

Warianty tytułu

PL

Analiza ilościowa kompozytów polimerowo-drzewnych z zastosowaniem skaningowej kalorymetrii różnicowej oraz spektrofotometrii w podczerwieni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy (FT-IR) techniques were applied to analyze polymer type and its content in wood-plastic composites (WPC). Methods of analysis were developed on the basis of commercial and laboratory made WPC samples with different content of polypropylene (PP) and high-density polyethylene (HDPE). Polymer melting temperature was used to determine its type and melting enthalpy value was used to determine polymer content in the sample. The method was rewarding, both in qualitative and quantitative way. The absorption bands from FT-IR spectra (1508 cm-1, i.e., aromatic skeletal vibration of lignin and 1455 cm-1, i.e., CH2 bending for polypropylene) were chosen to determine polymer content. Calibration curve obtained on the basis of measurements made on laboratory prepared samples with different polymer content was elaborated. Determination of polymer type with FT-IR was unequivocal, while determination of its content may cause troubles in case of samples with lower polymer content.

PL

Techniki kalorymetrii różnicowej (DSC) oraz spektrofotometrii w podczerwieni (FT-IR) zastosowano do analizy jakościowej i ilościowej kompozytów polimerowo-drzewnych (WPC). Metodykę analiz opracowano w odniesieniu do próbek WPC, komercyjnych i przygotowanych w laboratorium. Wyznaczoną wartość temperatury topnienia polimeru wykorzystano do określenia jego typu, natomiast wartość entalpii topnienia do określenia jego zawartości w kompozycie. Opracowana metoda okazała się skuteczna, zarówno do analizy jakościowej, jak i ilościowej. Pasma absorpcyjne zarejestrowane w podczerwieni przy liczbach falowych 1508 cm-1 (drgania szkieletowe pierścieni aromatycznych lignin) i 1455 cm-1 (drgania deformacyjne grupy CH2 w polipropylenie) zastosowano do wyznaczania zawartości polimeru. Na podstawie pomiarów próbek WPC sporządzonych w laboratorium przygotowano krzywe kalibracyjne. Stwierdzono, że na podstawie widm FT-IR można jednoznacznie określić rodzaj polimeru w kompozycie oraz oznaczyć jego zawartość, jednak w wypadku niewielkiego udziału może to być problematyczne.

Słowa kluczowe

EN

differential scanning calorimetry; infrared spectroscopy; high-density polyethylene; polypropylene; wood-plastic composites

PL

różnicowa kalorymetria skaningowa; spektroskopia w podczerwieni; polietylen dużej gęstości; polipropylen; kompozyty polimerowo-drzewne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 5
• Strony: 333--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Gołofit Tomasz

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Zielenkiewicz Tomasz

• Warsaw University of Life Sciences, Department of Wood Science and Wood Protection, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

autor

Gawron Jakub

• Warsaw University of Life Sciences, Department of Organization and Production Engineering, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

autor

Cieślak Katarzyna

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Tomaszewski Waldemar

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Chmielarek Michał

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Maksimowski Paweł

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Pawłowski Wojciech

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Division of High-Energetic Materials, Noakowskiego 3, 00-664 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Wilczyński K., Buziak K., Bartnik M.: Polimery 2016, 61, 195. https://doi.org/10.14314/polimery.2016.195
• [2] Wilczyński K.J.: Polimery 2018, 63, 2013. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.3.5
• [3] Kruszelnicka I., Ginter-Kramarczyk D., Rudawska A. et al.: Polimery 2017, 62, 208. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.208
• [4] Kruszelnicka I., Ginter-Kramarczyk D., Michałkiewicz M.: Polimery 2018, 63, 619. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.9.6
• [5] Tryznowski M., Świderska A., Gołofit T. et al.: RSC Advances 2017, 7, 30 385. https://doi.org/10.1039/c7ra05455f
• [6] Danon B., Görgens J.: Thermochimica Acta 2015, 621, 56. https://doi.org/10.1016/j.tca.2015.10.008
• [7] Zhang X., Weeks B. L.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2015, 122, 1061. https://doi.org/10.1007/s10973-015-5005-2
• [8] Tomaszewski W., Cieślak K., Zygmunt A.: Polymer Degradation and Stability 2015, 111, 169. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.11.010
• [9] Książczak A., Gołofit T., Tomaszewski W.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2008, 91, 375. https://doi.org/10.1007/s10973-007-8470-4
• [10] Jeske H., Schirp A., Cornelius F.: Thermochimica Acta 2012, 543, 165. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.05.016
• [11] Windt M., Meier D., Lehnen R.: Holzforschung 2011, 65, 199. https://doi.org/10.1515/hf.2011.024
• [12] Mariotti N., Wang X-M., Rodrigue D. et al.: Journal of Material Science Research 2014, 3, 8. https://doi.org/10.5539/jmsr.v3n2p8
• [13] Li L., Wang Q., Guo C.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2012, 107, 717. https://doi.org/10.1007/s10973-011-1776-2
• [14] Zhang J., Rizvi G.M., Park C.B.: Bioresources 2011, 6, 4979.
• [15] Ou R., Guo C., Xie Y. et al.: Bioresources 2011, 6, 4547.
• [16] Gołofit T., Zielenkiewicz T., Gawron J.: European Journal of Wood and Wood Products 2012, 70, 907. https://doi.org/10.1007/s00107-012-0619-6
• [17] Traore M., Kaal J., Martinez Cortizas A.: Spectrochimica Acta A 2016, 153, 63. https://doi.org/10.1016/j.saa.2015.07.108
• [18] Drożdżek M., Zawadzki J., Zielenkiewicz T. et al.: Wood Research 2015, 60, 255.
• [19] Migneault S., Koubaa A., Perre P. et al.: Applied Surface Science 2015, 343, 11. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.03.010
• [20] Guan Y.H., Huang J.Q., Yang J.C. et al.: Industrial and Engineering Chemistry Research 2015, 54, 3524. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5b00123
• [21] Lao W., Li G., Zhou Q. et al.: Bioresources 2014, 9, 6073.
• [22] Colom X., Carrillo F., Nogués F. et al.: Polymer Degradation and Stability 2003, 80, 543. https://doi.org/10.1016/S0141-3910(03)00051-X
• [23] Painter P.C., Watzek M., Koenig J.L.: Polymer 1977, 18, 1169. https://doi.org/10.1002/pol.1977.180150709
• [24] Wilczyński K., Buziak K.: Polimery 2017, 62, 680. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.680

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).