19.05.2020 by Milena Riedl
Identify Absorpce vody a stanovení obsahu vlhkosti pomocí termogravimetrické analýzy
Voda je jednou z hlavních složek ovlivňujících naše klima. Naše atmosféra je naplněna vodou. Nemusíme ji vždy vidět, ale působí na nás a naše materiály. Přečtěte si, jak termická analýza pomáhá Identify absorbovat vodu a určit její obsah.
společně s Dr. Michaelem Schöneichem, aplikačním specialistou
Voda je jednou z hlavních složek ovlivňujících naše klima. Naše atmosféra je naplněna vodou. Nemusíme ji vždy vidět, ale působí na nás a naše materiály.
Jeden z nejznámějších příkladů vlhkosti v našem každodenním životě můžeme pozorovat, když v horkém letním dni vytáhneme láhev s vodou z mrazáku. Téměř okamžitě se na povrchu láhve objeví kapky vody. Tyto kapky vody jsou výsledkem kondenzované vodní páry z atmosféry.
Jsme obklopeni vodou
Vlhkost se neobjevuje pouze v našem každodenním životě, ale ovlivňuje také materiály tím, že způsobuje fyzikální a chemické interakce.
Fyzikální interakcí může být absorpce vody, která vede k rozpínání materiálů. Pokud látka nebo materiál reaguje s vodou, vzniká nová sloučenina. Nejznámějším příkladem takové chemické reakce je koroze oceli.
Výsledkem interakce vody s materiály jsou změny vlastností (např. snížená stabilita v důsledku koroze) a/nebo změny vzhledu či optické změny (např. pruhy vlhkosti u vstřikovaných dílů).
Praktické použití: Měření TGA ve vlhké atmosféře
Co je termogravimetrie?
Termogravimetrická analýza je metoda termické analýzy, při níž se měří hmotnost vzorku v průběhu času v závislosti na změně teploty. Toto měření poskytuje informace o fyzikálních jevech, jako jsou Fázové přechodyTermín fázový přechod (nebo fázová změna) se nejčastěji používá pro popis přechodů mezi pevným, kapalným a plynným skupenstvím.fázové přechody, absorpce a desorpce, a také o chemických jevech včetně tepelného rozkladu a reakcí mezi pevnou látkou a plynem (např. OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.oxidace nebo redukce).
Příklad z oblasti polymerů
Cílem následující analýzy bylo stanovení změny hmotnosti materiálu ve vlhké atmosféře. Proto byl přístroj STA 449 F3 Jupiter® vybavengenerátorem vlhkosti , který vytváří definovanou úroveň vlhkosti mícháním proudu vlhkého a suchého plynu.
Experiment byl proveden na 250μm vzorku fólie z polyamidu 6 o hmotnosti 108,28 mg. Teplota byla udržována na konstantní hodnotě 40 °C a během teplotního programu byly prováděny kroky vlhkosti o 25 % (modrá křivka na obrázku 3).
Na obrázku 3 představuje zelená křivka změnu hmotnosti. V každém kroku vlhkosti dochází k odezvě vzorku, protože jeho hmotnost se zvyšuje. Vzorek absorbuje vodu a jeho vlhkost se zvyšuje s obsahem vlhkosti v okolní atmosféře.
Proces absorpce je navíc závislý na čase. To znamená, že dochází ke kinetickým vlivům, které lze rovněž analyzovat. Difuzní koeficient materiálu lze stanovit pomocí nastavení vlhkosti.
Příklad ukazuje, že TGA jako standardní metoda je užitečná pro Identify fyzikální interakce materiálů s vlhkostí. Kromě toho je možné stanovit kvantitativní hodnotu obsahu absorpce vody.
Aplikace z oblasti anorganiky
V této aplikaci byl zeolit zkoumán pomocí STA 449 F3 Jupiter®ve vlhké atmosféře. Zeolit je absorpční materiál, který lze použít k čištění proudů plynů nebo k absorpci vody v určitých místnostech a oblastech.
Pro testování výkonu zeolitu byly provedeny dva absorpční/desorpční cykly při konstantní teplotě 20 °C a relativní vlhkosti 10 %.
Nejprve dochází k nárůstu hmotnosti, protože na vzorek působí vlhká atmosféra. Materiál přijme určité množství vody, čímž se zvýší jeho hmotnost. Při proudění suchého plynu materiál vodu uvolňuje. První cyklus slouží jako zkušební cyklus pro testování maximální absorpční kapacity.
Cykly lze několikrát opakovat, aby se otestovala stabilita materiálu v cyklu. Po první aktivaci je uvolňování vody o něco menší, což znamená, že materiál je při svém použití relativně stabilní s absorpcí vody kolem 26 %.
Oba příklady identifikace absorpce vody a stanovení obsahu vody ukazují, že termogravimetrická analýza je vhodnou metodou pro analýzu vlivu vlhkosti na materiál nebo látku.
V příštích článcích blogu bude zvláštní pozornost věnována vlivu vody na mechanické vlastnosti a stanovení prodloužení materiálů v důsledku absorpce vody.