Εισαγωγή
Η θερμοβαρυμετρία (TG) ή η θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) - σύμφωνα με το ISO 11358 ή το DIN 51006, για παράδειγμα - επιτρέπει τη διερεύνηση της θερμικής σταθερότητας και της σύνθεσης μιας ποικιλίας ουσιών, υλικών και μειγμάτων με τη θέρμανση του δείγματος σε θερμοζυγό υπό καθορισμένες συνθήκες. Η περιβάλλουσα ατμόσφαιρα παίζει σημαντικό ρόλο εδώ, οπότε η πρωταρχική εστίαση έγκειται στις επιδράσεις που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση του δείγματος με το περιβάλλον του - δηλ. τις διεργασίες προσρόφησης, εκρόφησης, αποσύνθεσης και οξείδωσης.
Υπό αδρανείς συνθήκες πυρολύσεως (π.χ. σε ατμόσφαιρα αζώτου), για παράδειγμα, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται διαφέρουν ριζικά από εκείνα που λαμβάνονται υπό οξειδωτικές συνθήκες - δηλαδή παρουσία αέρα ή οξυγόνου.
Αποτελέσματα μέτρησης
Επιρροή της ατμόσφαιρας
Στο Σχήμα 1 συγκρίνεται η αποσύνθεση του μίγματος θερμοπλαστικού ελαστομερούς SEBS/PP (στυρένιο-αιθυλένιο-βουταδιενεστυρένιο/πολυπροπυλένιο) σε ατμόσφαιρα αζώτου (πράσινες καμπύλες) με την ίδια μέτρηση στον αέρα (μπλε καμπύλες). Η αποσύνθεση του ευαίσθητου στην οξείδωση υλικού αρχίζει σαφώς πολύ νωρίτερα στον αέρα: 312°C σε σύγκριση με τους 391°C (προεκτιμώμενη έναρξη) σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου. Επιπλέον, η οξειδωτική αποσύνθεση πραγματοποιείται σε πολλαπλά στάδια, κάτι που φαίνεται σαφώς στην1η παράγωγο. Και στις δύο περιπτώσεις, ο ρυθμός θέρμανσης ήταν 20 K/min και η μάζα του δείγματος ήταν 10 mg.
Υπό μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση - δηλαδή σε κενό - το σημείο βρασμού των πτητικών συστατικών σε ένα μίγμα πολυμερών μπορεί να μειωθεί, επιτρέποντας έτσι καλύτερο διαχωρισμό από την αποσύνθεση του πολυμερούς. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται μετρήσεις σε ένα μείγμα του θερμοπλαστικού ελαστομερούς SEBS με έναν πλαστικοποιητή χαμηλού μοριακού βάρους. Υπό κενό (κόκκινες καμπύλες), ο διαχωρισμός του πλαστικοποιητή πραγματοποιείται σε σημαντικά χαμηλότερη θερμοκρασία. Έτσι, είναι δυνατός ο ακριβής προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε πλαστικοποιητή, η οποία εδώ είναι 61,2%. Σε ατμόσφαιρα αζώτου, η διαδικασία διάσπασης επικαλύπτεται εν μέρει από τη διάσπαση του πολυμερούς- η καμπύλη DTG (μπλε διακεκομμένη γραμμή) δεν επανέρχεται στο 0. Και στις δύο περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκε ρυθμός θέρμανσης 5 K/min.
Επίδραση του σχήματος του δείγματος: Αναλογία επιφάνειας προς μάζα
Στην ανάλυση αποσύνθεσης, ο λόγος επιφάνειας προς μάζα είναι επίσης σημαντικός για τη λήψη ενός αναπαραγώγιμου αποτελέσματος μέτρησης. Με υψηλότερη ειδική επιφάνεια (π.χ., όπως συμβαίνει με τις σκόνες), η αποσύνθεση πραγματοποιείται σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες και με πιο απότομα βήματα απώλειας μάζας από ό,τι θα συνέβαινε σε χύδην υλικό της ίδιας μάζας. Ο λόγος επιφάνειας προς μάζα επηρεάζει επίσης τη διαδικασία αποσύνθεσης για δείγματα πολυμερών, τα οποία μπορεί να είναι διαθέσιμα είτε ως συμπαγή δείγματα είτε κομμένα σε κομμάτια small. Στο Σχήμα 3 παρουσιάζεται η διαφορετική συμπεριφορά αποσύνθεσης μεταξύ ενός δείγματος SEBS/PP το οποίο είναι κομμένο σε κομμάτια (μπλε καμπύλες) - και επομένως έχει μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια - σε σύγκριση με ένα χύμα δείγμα (κόκκινες καμπύλες) με ίδια μάζα δείγματος 10 mg.
