Determination of the degree of crystallinity in PE using ARL X’TRA Companion X-ray Diffractometer

Aplikace | 2024 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
X-ray
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Stanovení stupně krystalinity polymerů, jako je polyethylen (PE), je klíčové pro pochopení jejich mechanických, tepelných a optických vlastností. Přesné určení podílu krystalické a amorfní fáze ovlivňuje kvalitu finálního materiálu, jeho zpracovatelnost a aplikační využití v průmyslové i výzkumné praxi.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo demonstrovat použitelnost stolního rentgenového difraktometru Thermo Scientific ARL X’TRA Companion pro rychlé a spolehlivé stanovení stupně krystalinity (DoC) a průměrné velikosti krystalitů v PE vzorku. Práce rovněž ukazuje snadnost ovládání instrumentu pomocí jednopulmové kvantifikace metodou Rietveld a jeho integraci s LIMS.

Použitá metodika a instrumentace


V měření byl použit difraktometr ARL X’TRA Companion se zdrojem Cu Kα (1,5418 Å) v Bragg-Brentano geometrii a θ/θ gonio­metrem o poloměru 160 mm. Paprsek je koncentrován divergenčními a Sollerovými štěrbinami, vzdušné rozptylu se potlačuje proměnlivým nožem paprsku. Detekci zajišťuje pixelový detektor s rozměrem pixelu 55 × 55 μm, který umožňuje rychlou akvizici dat. Vzorek PE byl měřen v reflektivním režimu po dobu 3 minut při použití fixního držáku. Analyza dat proběhla v softwaru Profex (BGMN) s individuálním fittingem amorfních a krystalických vrcholů.

Použitá instrumentace


  • ARL X’TRA Companion Diffractometer, Thermo Scientific
  • Cu Kα rentgenový zdroj, 600 W
  • θ/θ gonio­metr, Bragg-Brentano geometrie
  • Solid state pixelový detektor 55 × 55 μm
  • Profex software (BGMN) pro Rietveldovu kvantifikaci

Hlavní výsledky a diskuse


Stanovený stupeň krystalinity PE vzorku činil 62,3 %, což odpovídá hodnotám typického středně hustého PE (MDPE). Průměrná velikost krystalitů v krystalické fázi dosáhla 13,3 nm. Metoda prokázala vysokou citlivost na rozlišení amorfních a krystalických komponent a krátkou dobu měření.

Přínosy a praktické využití metody


Technika XRD v kombinaci s ARL X’TRA Companion nabízí:
  • Bezztrátové stanovení DoC s vysokou přesností
  • Rychlé sběry dat vhodné pro rutinní i vývojová pracoviště
  • Automatizované zpracování a integraci s LIMS
  • Možnost dodatečné analýzy velikosti a orientace krystalitů

Budoucí trendy a možnosti využití


Ve vývoji polymerů lze očekávat další rozšíření aplikace benchtop XRD pro on-line kontrolu ve výrobním procesu. Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatickou interpretaci difrakčních vzorů by mohla dále zrychlit a zpřesnit analýzu krystalinity. Vývoj detektorů s vyšším počtem pixelů a pokročilé software pro 3D rekonstrukci fáze otevírají nové možnosti studia struktury polymerních materiálů.

Závěr


ARL X’TRA Companion Diffractometer se ukázal jako efektivní nástroj pro stanovení stupně krystalinity a velikosti krystalitů v polyethylenu. Díky intuitivní obsluze, rychlé akvizici dat a jednopulmové kvantifikaci je přístroj vhodný jak pro průmyslovou kontrolu kvality, tak pro výzkumné laboratoře.

Reference


  1. Doebelin N., Kleeberg R. Profex and BGMN: Two open source programs for advanced Rietveld refinement, J. Appl. Crystallogr. 2017, 48, 1573–1580.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Educating future professionals in XRD technique
Educating future professionals in XRD technique
2025|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Analyzing SiC/Co materials for radar absorption and EMI shielding using ARL X’TRA Companion XRD
XRD investigation of three types of polyethylene films with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer
Analysis of metakaolin for cost-effective decarbonized cement using ARL X’TRA Companion X-ray Diffractometer