Mediciones TGA y determinación de ^c-DTA en polímeros

Introducción

El principal interés al investigar polímeros con una termobalanza es obtener información sobre los cambios de masa en función de la temperatura. Esto puede proporcionar información sobre posibles aditivos y cargas, así como sobre el contenido del polímero. El cambio de una atmósfera inerte a una oxidante permite la combustión selectiva del Negro de humoLa temperatura y la atmósfera (gas de purga) afectan a los resultados del cambio de masa. Al cambiar la atmósfera de, por ejemplo, nitrógeno a aire durante la medición TGA, la separación y cuantificación de aditivos, por ejemplo, negro de carbono, y el polímero a granel puede llegar a ser posible.negro de humo o el Carbón pirolíticoEl carbono pirolítico es el que se genera por la pirólisis de materia orgánica en una atmósfera sin oxígeno. carbono pirolítico añadidos, mientras que la pérdida de masa residual proporciona información sobre el tipo y la cantidad de cargas empleadas y el contenido de cenizas. Sin embargo, no es posible describir completamente las propiedades de la muestra, o identificar un polímero desconocido, porque falta cierta información; en concreto, información sobre la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión. Esto se debe a que, a diferencia de los aparatos DSC o DTA, los instrumentos para mediciones termogravimétricas generalmente sólo tienen una posición de muestra en la cámara de muestras. El portamuestras TG 209 F1 Libra^® que puede alojar un único crisol de muestra.

Esto significa que, a diferencia de los instrumentos que tienen dos posiciones de medición en la cámara de muestras (como un DSC y un DTA), con este instrumento no se puede evaluar una señal diferencial medida. No se pueden registrar efectos térmicos como la evaluación de la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión. Sin embargo, esta deficiencia puede subsanarse con la ayuda de la señal ^c-DTA. Esto aumenta considerablemente el valor del aparato TGA al proporcionar información similar a la del ATD, además de la información termogravimétrica.

Condiciones de medición para las investigaciones mostradas en en la Figura 3

Cómo funciona la ^c-DTA

La evaluación ^c-DTA compara la señal medida de la temperatura de la muestra con el valor nominal preestablecido; es decir, con el programa temperatura-tiempo calculado. En el momento en que se produce una transición calórica en la muestra, la temperatura medida de la muestra se desvía de lo que había sido el curso lineal antes de la transición. Si la muestra se funde (efecto EndotérmicoUna transición de muestra o una reacción es endotérmica si se necesita calor para la conversión.endotérmico), por ejemplo, la energía aplicada es necesaria para el proceso de fusión y, por lo tanto, no provoca inmediatamente un aumento de la temperatura, por lo que la temperatura de la muestra se mantiene por detrás de la tasa de calentamiento lineal programada. El esquema de la figura 2 compara la señal de temperatura medida con el valor nominal calculado del programa de temperatura.

La señal diferencial resultante se denomina señal DTA calculada (^c-DTA). Por las razones descritas anteriormente, no tiene la calidad de una señal DSC medida, pero aún así puede proporcionar pistas valiosas para identificar muestras desconocidas, como se muestra a continuación. Una segunda aplicación importante es la capacidad de determinar las temperaturas de fusión de sustancias de calibración estándar a través de la señal ^c-DTA. Esto permite calibrar la temperatura utilizando estándares de fusión establecidos, como puede hacerse con instrumentos de medición que tienen un diseño gemelo (como el DSC).

Resultados

En la figura 3 se comparan los resultados analíticos de tres termoplásticos comunes, polietileno (HD-PE), polipropileno (PP) y poliamida 6 (PA6).

Además de la información termogravimétrica, se presentan las señales ^c-DTA (líneas discontinuas) para cada muestra en el intervalo de Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión. Con el inicio extrapolado y la temperatura de pico, identifican el rango de fusión de la muestra. La comparación de los materiales HD-PE, PP y PA6 muestra claramente que de este modo se puede obtener información adicional para ayudar a identificar muestras desconocidas.

Además de determinar el Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión de las muestras investigadas, la evaluación ^c-DTA también ofrece un elegante método de calibración de la temperatura. Mientras que la investigación del comportamiento de fusión sería simplemente imposible sin la evaluación ^c-DTA, esta función también permite determinar las temperaturas de fusión de materiales de calibración comunes. Estos resultados se utilizan en el cálculo de un polinomio de temperatura para la calibración de la temperatura y garantizan una evaluación fiable de la temperatura para todas las investigaciones posteriores.

En la figura 4 se presenta un resumen de la determinación de la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión para diferentes materiales de calibración mediante el método ^c-DTA.