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Le PVC (chlorure de polyvinyle) possède des propriétés uniques par rapport à d'autres plastiques dérivés d'oléfines qui ne contiennent que des atomes de carbone et d'hydrogène dans leur structure chimique. Le PVC se caractérise notamment par une stabilité chimique et mécanique accrue, ainsi que par des propriétés ignifuges. Le poids moléculaire du polymère a une influence significative sur ces propriétés. Le poids moléculaire est défini ici comme le poids moyen des molécules qui composent un polymère, et cette valeur donne une indication de la longueur des chaînes de polymère. Pour contrôler la qualité du PVC, il est important de mesurer le poids moléculaire au cours du processus de production. La méthode standard pour déterminer le poids moléculaire du PVC est la chromatographie d'exclusion de taille (SEC). Cette méthode analytique prend beaucoup de temps et nécessite un personnel qualifié.

La détermination du poids moléculaire du PVC est plus facile avec la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS). La NIRS fournit des résultats en quelques secondes et peut rapidement indiquer si des ajustements au processus de production sont nécessaires.

Figure 1. DS2500 Solid Analyzer

33 échantillons de PVC avec des poids moléculaires variables de 113000-192000 g/mol ont été mesurés sur l'analyseur de solides DS2500. Le logiciel Metrohm Vision Air Complete a été utilisé pour l'acquisition des données et le développement du modèle de prédiction.

Tableau 1. Vue d'ensemble des équipements matériels et logiciels
Equipement Numéro Metrohm
NIRS DS2500 Solid Analyzer 2.922.0010
Vision Air 2.0 Complete 6.6072.208
Coupe à grand échantillon NIRS 6.7402.050

All 33 measured Vis-NIR spectra (Figure 2) were used to create a prediction model for quantification of molecular weight. The quality of the prediction model was evaluated using the cross-validation algorithm which displays a very high correlation between Vis-NIR prediction and the reference values. The respective figures of merit (FOM) display the expected precision of a NIRS prediction during routine analysis (Table 2).

Figure 2. Vis-NIR spectra of PVC granulate samples with different molecular weights measured on a DS2500 Solid Analyzer.
Figure 3. Correlation diagram for the prediction of PVC molecular weight using a DS2500 Solid Analyzer.
Table 2. Figures of merit for the prediction of the molecular weight of PVC granulate samples using a DS2500 Solid Analyzer.
Figures of merit Value
R2 0.988
Standard error of calibration 3640 g/mol
Standard error of cross-validation 5375 g/mol

This application note demonstrates the feasibility to determine the molecular weight in PVC granulate samples with NIR spectroscopy. The PVC molecular weight was successfully determined with NIRS only differing from the reference data with an average of 1.5%. Vis-NIR spectroscopy enables a fast determination with no sample preparation and has proven itself as a suitable method to measure PVC molecular weight.

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