Spatially resolved indiffusion behavior of Cu(2+)and Ni(2+)in polypropylene

Kern Stefanie; Kern Christine; Pradja Mark Melvin; Duering Rolf-Alexander; Rohnke Marcus

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Spatially resolved indiffusion behavior of Cu(2+)and Ni(2+)in polypropylene

机译：在聚丙烯中Cu（2+）和Ni（2+）的空间上分辨的裂缝行为

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Microplastics and their effects on the environment and food chain have become increasingly important in recent years. These polymer particles, which are only few millimeters in size or smaller, accumulate in the environment and can enter the human food chain via animals that ingest them. Moreover, they can accumulate impurities such as heavy metals. Therefore, this study focuses on the indiffusion behavior of metal ions into semicrystalline polypropylene (PP) applying time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) at cryo-conditions. Diffusion coefficients of Cu(2+)and Ni(2+)in PP are determined by classical SIMS depth profiling in frozen state (T<-130 degrees C) and subsequent data analysis according to Fick's second law of diffusion. The results show that diffusion of Cu(2+)ions in dry PP (D-PP,D-Cu= [2.21 +/- 0.15]center dot 10(-12)cm(2)/s) is faster compared to Ni(2+)ion diffusion of dry PP (D-PP,D-Ni= [4.43 +/- 0.55]center dot 10(-13)cm(2)/s). Interestingly, the diffusion of Cu(2+)ions in water-saturated PP (D-PP,D-H2O,D-Cu= [1.91 +/- 0.28]center dot 10(-13)cm(2)/s) is slower compared to Cu(2+)ion diffusion in dry PP. Furthermore, high-lateral resolution ToF-SIMS analysis shows that metal ions only diffuse in certain areas of PP, which are most likely amorphous.

机译：近年来，微塑料及其对环境和食物链的影响变得越来越重要。这些聚合物颗粒的大小只有几毫米或更小，它们会在环境中积聚，并可以通过摄入它们的动物进入人类食物链。此外，它们还会积累重金属等杂质。因此，本研究采用飞行时间二次离子质谱法（ToF-SIMS）研究了低温条件下金属离子在半结晶聚丙烯（PP）中的扩散行为。Cu（2+）和Ni（2+）在PP中的扩散系数由冻结状态（T<-130℃）下的经典SIMS深度剖面图和随后根据菲克第二扩散定律进行的数据分析确定。结果表明，Cu（2+）离子在干PP（D-PP，D-Cu=[2.21+/-0.15]中心点10（-12）cm（2）/s）中的扩散比干PP（D-PP，D-Ni=[4.43+/-0.55]中心点10（-13）cm（2）/s）中的Ni（2+）离子扩散快。有趣的是，与干燥PP中的Cu（2+）离子扩散相比，Cu（2+）离子在水饱和PP（D-PP，D-H2O，D-Cu=[1.91+/-0.28]中心点10（-13）cm（2）/s）中的扩散较慢。此外，高横向分辨率ToF-SIMS分析表明，金属离子仅在PP的某些区域扩散，这些区域很可能是无定形的。

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来源
《Journal of Applied Polymer Science》 |2021年第2期|共13页
作者
Kern Stefanie; Kern Christine; Pradja Mark Melvin; Duering Rolf-Alexander; Rohnke Marcus;
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作者单位

Justus Liebig Univ Giessen Inst Phys Chem Heinrich Buff Ring 17 D-35392 Giessen Germany;

Justus Liebig Univ Giessen Inst Phys Chem Heinrich Buff Ring 17 D-35392 Giessen Germany;

Justus Liebig Univ Giessen Inst Phys Chem Heinrich Buff Ring 17 D-35392 Giessen Germany;

Justus Liebig Univ Giessen Isnt Soil Sci &

Soil Conservat Res Ctr Biosyst Land Use &

Nutr Giessen Germany;

Justus Liebig Univ Giessen Inst Phys Chem Heinrich Buff Ring 17 D-35392 Giessen Germany;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类高分子化合物工业（高聚物工业）;
关键词
kinetics; surfaces and interfaces; thermoplastics;

机译：动力学;表面和界面;热塑性塑料;

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