Introduction
Dans la note d'application 032, nous avons présenté les façons dont l'atmosphère et la forme de l'échantillon affectent les résultats du test TGA en utilisant des exemples détaillés dans le domaine des élastomères thermoplastiques. Outre le type de gaz de purge (par exemple, inerte ou oxydant), d'autres facteurs influencent les résultats des essais : le taux de gaz de purge, l'influence du creuset, le rapport surface/masse et le fait que les mesures ont été effectuées avec des creusets ouverts ou fermés.
Résultats des mesures
Influence du taux de gaz de purge
La figure 1 montre les courbes TGA d'une formulation d'additif polymère à deux taux de gaz de purge différents. L'échantillon solide a été chauffé sous azote à 230°C et la température a ensuite été maintenue constante. Pendant le chauffage, l'échantillon a fondu à 75°C et est resté à l'état liquide.
Pour les deux mesures, un poids d'échantillon de 10,50 mg et une vitesse de chauffage de 20 K/min ont été utilisés. La perte de masse observée ici est fortement corrélée au taux de gaz de purge utilisé. Pour le taux de gaz de purge de 40 ml/min (courbe TGA verte), une perte de masse de 23,6 % peut être observée ; pour le taux de gaz de purge plus faible de 20 ml/min (courbe TGA bleue), la perte de masse ne s'élevait qu'à 22,8 % après la même durée. L'étape de perte de masse dans cet exemple ne peut pas être attribuée à la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition de l'échantillon, mais plutôt à l'évaporation des substances volatiles. Le processus d'évaporation peut donc être accéléré au moyen de taux de gaz de purge élevés.
Influence du creuset, rapport surface/masse
De même, le choix du creuset affecte également les résultats du test TGA. La figure 2 montre les résultats du test pour le même échantillon que celui de la figure 1. Tous les paramètres de mesure - programme de température, poids de l'échantillon, atmosphère - ont été réglés de manière identique. La seule différence réside dans la géométrie du creuset. Pour le test donnant la courbe TGA bleue, le creuset avait un diamètre plus petit que pour celui donnant la courbe verte. Une différence claire dans l'étape de perte de masse peut également être observée dans le test TGA ici.
Avec le creuset le plus grand (courbe verte), une perte de masse de 23,6 % a été observée ; pour le creuset le plus petit, la perte de masse ne s'élevait qu'à 21,2 % dans des conditions de mesure par ailleurs identiques. Dans l'analyse thermique, le rapport entre la surface et la masse de l'échantillon joue toujours un rôle décisif dans la reproductibilité des résultats des tests thermogravimétriques.
Mesures avec et sans couvercle de creuset
Outre la géométrie du creuset, un autre élément important à prendre en compte pour comparer les résultats est l'utilisation ou non d'un couvercle pour les mesures. En général, les mesures ATG sont effectuées sans couvercle, mais il arrive qu'un couvercle soit utilisé pour éviter que le matériau de l'échantillon à l'état liquide ne s'écoule hors du creuset. Dans ce cas, un couvercle fermé est généralement utilisé. La figure 3 illustre la différence de comportement de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition d'un échantillon de PEHD mesuré dans un creuset en Al2O3 sans couvercle et dans un creuset fermé avec couvercle percé. Le poids de l'échantillon pour les deux mesures était de 10 mg et la vitesse de chauffage était de 10 K/min. Les mesures ont été effectuées dans une atmosphère d'air synthétique. Dans ces conditions de mesure, on peut supposer que la polyoléfine subit une Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition thermo-oxydante. L'oxygène contenu dans le gaz de purge (air synthétique) est en même temps le partenaire de réaction de l'échantillon. La concentration d'oxygène au niveau de l'échantillon a donc une influence directe sur la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition elle-même et/ou sur le début de la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition. Ceci peut être évalué à l'aide des températures de début extrapolées dans la figure 3. Dans la mesure sans couvercle, la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition commence déjà à 384°C ; dans la mesure avec couvercle percé, par contre, la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition ne se produit pas avant 419°C. Dans la mesure avec couvercle percé, l'échantillon n'entre en contact avec l'oxygène que plus tard, de sorte que l'OxydationL'oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l'analyse thermique.oxydation n'est pas observée. La masse résiduelle n'en est pas affectée et est identique dans les deux mesures.
