Identifier l'absorption d'eau et déterminer la teneur en eau avec l'analyse thermogravimétrique

Nous sommes entourés d'eau

L'humidité n'est pas seulement présente dans notre vie quotidienne, elle influence également les matériaux en provoquant des interactions physiques et chimiques.

Une interaction physique peut être l'absorption d'eau, qui entraîne la dilatation des matériaux. Si une substance ou un matériau réagit avec l'eau, un nouveau composé se forme. L'exemple le plus frappant d'une telle réaction chimique est la corrosion de l'acier.

Par conséquent, l'interaction de l'eau avec les matériaux entraîne des changements de propriétés (par exemple, une réduction de la stabilité due à la corrosion) et/ou des changements d'aspect ou optiques (par exemple, des traces d'humidité dans les pièces moulées par injection).

Travaux pratiques : Mesures ATG en atmosphère humide

Qu'est-ce que la thermogravimétrie ?

L'analyse thermogravimétrique est une méthode d'analyse thermique dans laquelle la masse d'un échantillon est mesurée au fil du temps lorsque la température change. Cette mesure fournit des informations sur les phénomènes physiques, tels que les Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux.transitions de phase, l'absorption et la déProcessus de sorptionLa sorption est un processus physique et chimique par lequel une substance (généralement un gaz ou un liquide) s'accumule dans une autre phase ou à la limite de deux phases. En fonction du lieu d'accumulation, on distingue l'absorption (accumulation dans une phase) et l'adsorption (accumulation à la limite des phases).sorption, ainsi que sur les phénomènes chimiques, notamment la décomposition thermique et les Réactions solide-gazLes réactions solide-gaz sont un type de réaction hétérogène à l'état solide qui se produit lorsqu'un solide réactif est exposé à un flux de gaz réactif. La sorption et la corrosion des métaux sont des exemples typiques de réactions solide-gaz.réactions solide-gaz (par exemple, l'OxydationL'oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l'analyse thermique.oxydation ou la réduction).

Un exemple dans le domaine des polymères

Le but de l'analyse suivante était de déterminer la variation de masse du matériau dans une atmosphère humide. Un STA 449 F3 Jupiter^® a donc été équipé d'ungénérateur d'humidité qui produit un niveau d'humidité défini en mélangeant un flux de gaz humide et un flux de gaz sec.

L'expérience a été réalisée sur un échantillon de feuille de 250-μm de polyamide 6 d'un poids de 108,28 mg. La température a été maintenue constante à 40°C et des paliers d'humidité de 25 % ont été effectués pendant le programme de température (courbe bleue de la figure 3).

Dans la figure 3, la courbe verte représente le changement de masse. À chaque étape de l'humidité, l'échantillon réagit en augmentant sa masse. L'échantillon absorbe de l'eau et son taux d'humidité augmente avec le taux d'humidité de l'atmosphère environnante.

En outre, le processus d'absorption dépend du temps. Cela signifie qu'il existe des influences cinétiques, qui peuvent également être analysées. Le coefficient de diffusion du matériau peut être déterminé à l'aide de la configuration de l'humidité.

L'exemple montre que l'ATG, en tant que méthode standard, est utile pour identifier les interactions physiques des matériaux avec l'humidité. En outre, il est possible de déterminer la valeur quantitative de la teneur en eau.

Une application dans le domaine de l'inorganique

Dans cette application, la zéolithe a été étudiée avec un STA 449 F3 Jupiter^®dans une atmosphère humide. La zéolithe est un matériau d'absorption qui peut être utilisé pour nettoyer les flux de gaz ou pour absorber l'eau dans certaines pièces et zones.

Pour tester les performances de la zéolithe, deux cycles d'absorption/déProcessus de sorptionLa sorption est un processus physique et chimique par lequel une substance (généralement un gaz ou un liquide) s'accumule dans une autre phase ou à la limite de deux phases. En fonction du lieu d'accumulation, on distingue l'absorption (accumulation dans une phase) et l'adsorption (accumulation à la limite des phases).sorption ont été effectués à une température constante de 20°C et une humidité relative de 10 %.

Tout d'abord, il y a une augmentation de la masse lorsqu'une atmosphère humide est appliquée à l'échantillon. Le matériau absorbe une certaine quantité d'eau qui, à son tour, augmente sa masse. Dans le flux de gaz sec, le matériau libère de l'eau. Le premier cycle sert à tester la capacité d'absorption maximale.

Les cycles peuvent être répétés plusieurs fois pour tester la stabilité du cycle du matériau. Après la première activation, la libération d'eau est légèrement inférieure, ce qui signifie que le matériau est relativement stable dans son application avec une absorption d'eau d'environ 26 %.

Les deux exemples de l'identification de l'absorption d'eau et de la détermination de la teneur en eau montrent que l'analyse thermogravimétrique est une méthode appropriée pour analyser les effets de l'humidité sur un matériau ou une substance.

Dans les prochains articles du blog, l'accent sera mis sur l'influence de l'eau sur les propriétés mécaniques et sur la détermination de l'extension des matériaux due à l'absorption d'eau.