Bevezetés
A hőmérséklet-modulált termogravimetriás analízis a termogravimetriás méréseket jelenti modulált hőmérsékleti körülmények között, az aktiválási energiák közvetlen módon történő meghatározása céljából. A hőmérsékletmodulációs TGA-kísérlet esetében a hőmérséklet egy alapul szolgáló lineáris fűtési sebesség és a hőmérséklet-ingadozások összege. A hőmérséklet-oszcillációk amplitúdója általában 5 K és 10 K között változik. Ez a szórás sokkal nagyobb, mint a modulált DSC esetében, ahol a hőmérséklet amplitúdója jellemzően 0,5 K körül van. A periódus általában 60 és 300 s között van, az alapul szolgáló fűtési sebesség pedig 1 K/min és 20 K/min között. A fő kinetikai egyenlet a következő
ahol α az átalakulás mértéke, t az idő, Z a preexponenciális tényező, Ea az aktiválási energia, R a gázállandó és T az (abszolút) hőmérséklet.
Mérés polisztirolon (PS) - paraméterek éseredmények
A kémiai reakció magasabb hőmérsékleten gyorsabban, alacsonyabb hőmérsékleten lassabban megy végbe. Ezért a magas hőmérsékletű amplitúdókkal modulált hőmérséklet a reakciósebesség oszcillációját eredményezi. Ezek az oszcillációk jól láthatók a polisztirol, PS Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlásának DTG-görbéjén (1. ábra).
Ezt a mérést a TG 209 F1 Libra® készülékkel végeztük 2 K/perc fűtési sebességgel és 5 K amplitúdóval 200s időtartam alatt. A piros görbék a modulált és a mögöttes hőmérsékletet, a zöld görbék a modulált és a mögöttes TGA-t, a fekete görbék pedig a modulált és a mögöttes DTG-t mutatják. A mögöttes görbéket egy periódus átlagaként számították ki.
Az aktiválási energia kiszámítása
A DTG-görbe amplitúdója Fourier-analízissel meghatározható, amely arányos az alapul szolgáló DTG-görbével (lásd a 3. ábrát). Ez a DTG amplitúdó a kémiai reakció aktiválási energiájától függ. Ezért az Ea aktiválási energia közvetlenül kiszámítható az ADTG DTG amplitúdóból, az alapul szolgáló DTG abszolút értékéből és a hőmérséklet AT amplitúdójából a következő egyenlet alapján:
Ea =ADTG/(AT * |DTGalattvaló|) * R*T2 (2)
Az aktiválási energia értékei nagyjából állandóak az egyes reakciólépéseknél. A polisztirol esetében a (2) egyenlet alapján számított érték nagyjából állandó az 5% és 95% közötti konverzió esetén (lásd a 4. ábrát), ahol az aktiválási energia 184,8 kJ/ mol, a preexponenciális tényező pedig 12,17 log(1/s).
A Proteus® szoftver három módszerrel teszi lehetővé az aktiválási energia kiszámítását: ASTM E2958 és két pontosabb módszerrel: lineáris és nemlineáris [1].
