Zastosowanie różnorodnych metod analitycznych do oceny procesów naturalnego i przyspieszonego starzenia na przykładzie polimerowych mas uszczelniających

Abstract

Obiektem badań i analiz były polimerowe masy uszczelniające stanowiące istotny element współczesnych budowli. Spośród dostępnych na amerykańskim rynku materiałów wybrano najpopularniejsze typy polimerów o ustabilizowanej od wielu lat formulacji. Zbliżonego doboru dokonywali także autorzy szeregu przekrojowych opracowań poświęconych tej tematyce w ostatnich 10. latach. Materiały polimerowe poddano starzeniu w warunkach naturalnych i laboratoryjnych (przyspieszonych) w celu uzyskania charakterystycznego dla poszczególnych mas uszczelniających efektu degradacji, w zbliżonych i ściśle zdefiniowanych warunkach. Następnie wszystkie zdegradowane próbki poddano analizie przy użyciu różnorodnych technik analitycznych. Wykorzystano: metody oparte na analizie obrazu, składu pierwiastkowego, spektroskopię FTIR oraz techniki analizy termicznej i mikrokalorymetrii. Porównanie wyników pokazało, że w zależności od wyboru sposobu i warunków starzenia masy polimerowej oraz metod analizy uzyskanych efektów można otrzymać różne, czasem wzajemnie sprzeczne wyniki. Szczególnie chodziło o porównanie efektów badań, uzyskanych w warunkach laboratoryjnych, z procesami zachodzącymi w naturze. Wykazano, że badania i testy wykonywane masowo w różnych typach urządzeń do symulowania starzenia pod wpływem czynników pogodowych, a także analizy, przy użyciu arbitralnie dobieranych metod, mogą prowadzić do z gruntu fałszywych wniosków takich porównań, ponieważ prowadzone są masowo, głównie dla celów technologicznych. Praca ta ma pomóc w zrozumieniu złożoności problemu, pokazać potencjalne przyczyny generowania błędnych interpretacji wyników, a tym samym wskazać właściwy kierunek badań.

The subject of research and analysis were polymer sealants which constitute an important part of modern buildings. Among those available on the U.S. building market, the most popular types of polymers of stabilized formulation for many years have been selected. A similar selection has been made by authors of a series of cross-sectional studies devoted to this subject in the last 10 years. The polymeric materials were subjected to aging in the natural (environmental) and laboratory (accelerated) tests to obtain an effect of degradation characteristic of the individual sealing masses, in similar and strictly specified conditions. Then all the degraded samples were analyzed using a variety of analytical techniques. The methods used were as follows: methods based on image analysis, elemental composition, FTIR spectroscopy and thermal analysis techniques and microcalorimetry (DSC and TGA). Comparison of the results showed that depending on the choice of method and the aging of the polymer mass and the methods of analysis of the obtained results, one can obtain different and sometimes contradictory results. In particular, it was the comparison of test results obtained in the laboratory with the processes occurring in nature. It has been shown that the examinations and tests carried out on polymer materials in different types of equipment to simulate aging under the influence of weather conditions, and analysis by means of arbitrarily matched methods may lead to fundamentally false conclusions from such comparisons, because they are carried out in bulk, especially for technological purposes. This work will help to understand the complexity of the problem, show the potential causes of erroneous interpretation of the results, and thus indicate the right direction for future research.