Въведение
В Application Note 032 представихме начините, по които атмосферата и формата на пробата влияят върху резултатите от TGA теста, като използвахме подробни примери от областта на термопластичните еластомери. В допълнение към вида на промивния газ (напр. инертен или окислителен), други фактори, които влияят на резултатите от изпитването, са скоростта на промивния газ, влиянието на тигела, съотношението между повърхността и масата и дали измерванията са извършени с отворени или затворени тигели.
Резултати от измерването
Влияние на скоростта на прочистващия газ
На фигура 1 са показани кривите на TGA за формулация на полимерна добавка при две различни скорости на промивния газ. Твърдата проба е била нагрята под азот до 230°C, след което температурата е била поддържана постоянна. По време на нагряването пробата се разтопява при 75°C и след това остава в течно състояние.
И при двете измервания са използвани проба с тегло 10,50 mg и скорост на нагряване 20 K/min. Наблюдаваната тук загуба на маса е силно свързана със скоростта на използвания промивен газ. За скоростта на прочистващия газ от 40 ml/min (зелена TGA крива) се наблюдава загуба на маса от 23,6 %; за по-ниската скорост на прочистващия газ от 20 ml/min (синя TGA крива) загубата на маса възлиза само на 22,8 % след същото време. Стъпката на загуба на маса в този пример не може да се припише на разлагане на пробата, а по-скоро на изпаряване на летливи вещества. По този начин процесът на изпаряване може да бъде ускорен чрез високи скорости на прочистващия газ.
Влияние на тигела, съотношение на повърхността към масата
Изборът на тигел също оказва влияние върху резултатите от TGA теста. На фигура 2 са показани резултатите от изпитването за същия образец, показан на фигура 1. Всички параметри на измерването - температурна програма, тегло на образеца, атмосфера - са зададени по идентичен начин. Единствената разлика е в геометрията на тигела. При изпитването, при което се получава синята TGA крива, тигелът е с по-малък диаметър, отколкото при изпитването, при което се получава зелената крива. Също така в теста TGA тук може да се види ясна разлика в стъпката на загуба на маса.
При по-големия тигел (зелената крива) се наблюдава загуба на маса от 23,6 %; при по-малкия тигел загубата на маса възлиза само на 21,2 % при иначе идентични условия на измерване. При термичния анализ съотношението между масата на повърхността и масата на образеца винаги играе решаваща роля за възпроизводимостта на резултатите от термогравиметричното изпитване.
Измерване с и без капак на тигела
Освен геометрията на тигела, друго важно съображение при сравняването на резултатите е дали при измерванията е използван капак. Обикновено измерванията на TGA се извършват без капак, но понякога се използва капак, за да се предотврати разливането на материала на пробата в течно състояние от тигела. В такива случаи обикновено се използва затворен капак. На фигура 3 е представена разликата в поведението на разлагане на проба от HDPE, измерена в тигел от Al2O3 без капак и в сравнение със затворен тигел с пробит капак. Теглото на пробата и при двете измервания е 10 mg, а скоростта на нагряване е 10 K/min. Измерванията са проведени в атмосфера на синтетичен въздух. При тези условия на измерване може да се приеме, че полиолефинът е подложен на термоокислително разлагане. Кислородът, съдържащ се в продухващия газ (синтетичен въздух), е едновременно партньор в реакцията на пробата. По този начин концентрацията на кислород в пробата оказва пряко влияние върху самото разлагане и/или началото на разлагането. Това може да се оцени с помощта на екстраполираните температури на началото на разлагането на фигура 3. При измерването без капак разлагането започва още при 384 °C; при измерването с пробит капак, от друга страна, разлагането настъпва едва при 419 °C. При измерването с пробит капак пробата влиза в контакт с кислород едва на по-късен етап от време, така че окисление не се наблюдава. Остатъчната маса обаче не се влияе от това и е идентична при двете измервания.
