高分子材料氧化老化的快速檢測(cè)——超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）

   高分子材料是材料領(lǐng)域之中的*，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他傳統(tǒng)材料。不同結(jié)構(gòu)的高分子材料及其各式各樣的用途在許多領(lǐng)域中找到了應(yīng)用，滿足了不同行業(yè)的需求。然而，由于各種環(huán)境因素的綜合作用，老化現(xiàn)象不可避免地出現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)，影響材料的性能和壽命等。及時(shí)快速地對(duì)高分子材料進(jìn)行檢測(cè)已經(jīng)成為日益迫切的需求。

   日本Tohoku Electronic Industrial公司生產(chǎn)的超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）已被廣泛應(yīng)用于日本各高校、企業(yè)，*，且在日本已開(kāi)發(fā)出行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)（如下圖）。

1. 何為超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）？

   樣品（如高分子材料、藥品、食品等）在加熱條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生過(guò)氧自由基。自由基經(jīng)由降解，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)化合物。當(dāng)激發(fā)態(tài)化合物發(fā)生躍遷時(shí)，能量以光和熱的形式散發(fā)，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。CLA可通過(guò)檢測(cè)化學(xué)發(fā)光來(lái)分析材料的氧化反應(yīng)與降解程度。

圖1 超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）

圖2 CLA工作原理

2. 超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）如何實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)？

   CLA采用光電倍增管（PMT）為檢測(cè)器，當(dāng)高分子材料處于老化反應(yīng)初期時(shí)，極微弱化學(xué)發(fā)光產(chǎn)生1st peak。CLA可捕捉到1st peak，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。通過(guò)對(duì)1st peak的檢測(cè)，可快速判斷出同一材料內(nèi)，不同抗氧化劑的性能，縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率。

圖3 CLA實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)

   由圖3可知，在高分子材料老化的不同時(shí)期，可依據(jù)不同的變化采用各種方法進(jìn)行表征檢測(cè)，但唯有CLA可在氧化物生成初期，通過(guò)檢測(cè)化學(xué)發(fā)光，從而實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。

圖4 CLA實(shí)現(xiàn)1st peak檢測(cè)

   由圖4可知，三種不同材料的1st peak與各自的氧化誘導(dǎo)期（OIT）呈相同的趨勢(shì)。通過(guò)比較可知，不同材料的1st peak與其OIT呈相同趨勢(shì)。僅僅通過(guò)幾分鐘的檢測(cè)，便可實(shí)現(xiàn)OIT的比較，*縮短了檢測(cè)時(shí)間。

3. 超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）的功能應(yīng)用

   CLA可檢測(cè)高分子材料的氧化誘導(dǎo)期（OIT）和氧化誘導(dǎo)溫度（動(dòng)態(tài)OIT），實(shí)現(xiàn)對(duì)不同高分子材料性能的快速檢測(cè)；檢測(cè)老化反應(yīng)初期微弱的氧化反應(yīng)，判斷材料的老化程度和不同抗氧化劑的性能。

圖5 CLA檢測(cè)高分子材料的OIT

圖6 CLA具有程序升溫系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高分子材料的動(dòng)態(tài)OIT的檢測(cè)

4. 超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)

i. 采用光電倍增管PMT，具有*的靈敏度（50 photons/cm-2/sec）

ii. 可檢測(cè)熔點(diǎn)以下的氧化反應(yīng)

iii. 可檢測(cè)不同狀態(tài)的樣品，包括固態(tài)、液態(tài)

IV. 多功能（加熱, 攪拌, 氣氛轉(zhuǎn)換, 輻射, 流動(dòng)相, 恒溫與變溫實(shí)驗(yàn)）

v. 可預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大降低實(shí)驗(yàn)時(shí)間

vi. 操作簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便，*方便用戶的使用

   超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）可以通過(guò)檢測(cè)極微弱化學(xué)發(fā)光來(lái)分析材料的氧化反應(yīng)與降解程度,不僅可以在氧化初期進(jìn)行檢測(cè)，*縮短檢測(cè)的時(shí)間，還可以檢測(cè)材料的氧化誘導(dǎo)時(shí)間（OIT）、氧化初始溫度（OOT），使用功能豐富，可廣泛應(yīng)用于高聚物、食品和生物化學(xué)領(lǐng)域。由CLA所測(cè)數(shù)據(jù)在Polym. Degrad. Stab.；J. Anal. Sci. methods & instru.；Eur. Polym. J.；React. Funct. Polym.等雜志均有數(shù)據(jù)引用。

5. 超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）在國(guó)內(nèi)的使用情況

   繼超高靈敏度材料氧化分析儀（CLA）進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，目前已分別在清華大學(xué)化工系、北京極易化工公司安裝使用，Quantum Design中國(guó)子公司已與清華大學(xué)建立合作實(shí)驗(yàn)室，提供免費(fèi)測(cè)樣服務(wù)。

圖7 清華大學(xué)CLA實(shí)驗(yàn)室