Introducción
En la Nota de Aplicación 032, presentamos las formas en que la atmósfera y la forma de la muestra afectan a los resultados de la prueba TGA utilizando ejemplos detallados del campo de los elastómeros termoplásticos. Además del tipo de gas de purga (por ejemplo, inerte u oxidativo), otros factores que influyen en los resultados del ensayo son la tasa de gas de purga, la influencia del crisol, la relación superficie-masa y si las mediciones se realizaron utilizando crisoles abiertos o cerrados.
Resultados de las mediciones
Influencia de la velocidad del gas de purga
La figura 1 muestra las curvas TGA de una formulación de aditivo polimérico con dos tasas de gas de purga diferentes. La muestra sólida se calentó bajo nitrógeno hasta 230°C y, a continuación, la temperatura se mantuvo constante. Durante el calentamiento, la muestra se fundió a 75°C y luego permaneció en estado líquido.
Para ambas mediciones se utilizó un peso de muestra de 10,50 mg y una velocidad de calentamiento de 20 K/min. La pérdida de masa observada está altamente correlacionada con la tasa de gas de purga empleada. Para la tasa de gas de purga de 40 ml/min (curva TGA verde), se observa una pérdida de masa del 23,6%; para la tasa de gas de purga inferior de 20 ml/min (curva TGA azul), la pérdida de masa ascendió sólo al 22,8% tras el mismo periodo de tiempo. El paso de pérdida de masa en este ejemplo no puede atribuirse a la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición de la muestra, sino más bien a la evaporación de volátiles. Por tanto, el proceso de evaporación puede acelerarse mediante altas tasas de gas de purga.
Influencia del crisol, relación superficie/masa
Del mismo modo, la elección del crisol también afecta al resultado del ensayo TGA. La figura 2 muestra los resultados de la prueba para la misma muestra de la figura 1. Todos los parámetros de medición (programa de temperatura, peso de la muestra, atmósfera) se ajustaron de forma idéntica. Todos los parámetros de medición -programa de temperatura, peso de la muestra, atmósfera- se ajustaron de forma idéntica. La única diferencia fue la geometría del crisol. Para la prueba que dio lugar a la curva TGA azul, el crisol tenía un diámetro menor que para la que dio lugar a la curva verde. También se observa una clara diferencia en el paso de pérdida de masa en la prueba TGA.
Con el crisol más grande (curva verde), se observó una pérdida de masa del 23,6%; con el crisol más pequeño, la pérdida de masa ascendió sólo al 21,2% en condiciones de medición idénticas. En el análisis térmico, la relación entre la superficie y la masa de la muestra desempeña siempre un papel decisivo en la reproducibilidad de los resultados del ensayo termogravimétrico.
Medición con y sin tapa del crisol
Además de la geometría del crisol, otra consideración importante a la hora de comparar los resultados es si se empleó una tapa para las mediciones. Generalmente, las mediciones TGA se llevan a cabo sin tapa, pero a veces se utiliza una tapa para evitar que el material de muestra en estado líquido se derrame fuera del crisol. En estos casos, se suele utilizar una tapa cerrada. La figura 3 muestra la diferencia en el comportamiento de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición de una muestra de HDPE medida en un crisol de Al2O3 sin tapa y en un crisol cerrado con tapa perforada. El peso de la muestra para ambas mediciones fue de 10 mg y la velocidad de calentamiento fue de 10 K/min. Las mediciones se realizaron en una atmósfera de aire sintético. En estas condiciones de medición, cabe suponer que la poliolefina está sufriendo una Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición termooxidativa. El oxígeno contenido en el gas de purga (aire sintético) es al mismo tiempo el compañero de reacción de la muestra. Por tanto, la concentración de oxígeno en la muestra tiene una influencia directa en la propia Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición y/o en el inicio de la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición. Esto puede evaluarse mediante las temperaturas de inicio extrapoladas en la figura 3. En la medición sin tapa, la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición comienza ya a los 384°C; en la medición con tapa perforada, en cambio, la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición no se produce hasta los 419°C. En la medición con tapa perforada, la muestra no entra en contacto con el oxígeno hasta un momento posterior, por lo que no se observa OxidaciónLa oxidación puede describir diferentes procesos en el contexto del análisis térmico.oxidación. La masa residual, sin embargo, no se ve afectada por ello y es idéntica en las dos mediciones.
