Pendahuluan
Analisis termogravimetri termodulasi suhu mengacu pada pengukuran termogravimetri dalam kondisi suhu termodulasi dengan tujuan menentukan energi aktivasi secara langsung. Dalam kasus eksperimen TGA modulasi suhu, suhu adalah jumlah dari laju pemanasan linier yang mendasari dan osilasi suhu. Amplitudo osilasi suhu biasanya bervariasi dari 5 K hingga 10 K. Variasi ini jauh lebih tinggi daripada DSC termodulasi, di mana amplitudo suhu tipikal sekitar 0,5 K. Periode biasanya dari 60 hingga 300 detik, dan laju pemanasan yang mendasari dari 1 K / menit hingga 20 K / menit. Persamaan kinetik utama adalah
di mana α adalah tingkat konversi, t adalah waktu, Z adalah faktor pra-eksponensial, Ea adalah energi aktivasi, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu (absolut).
Pengukuran pada Polistiren (PS) - Parameter dan Hasil
Reaksi kimia berjalan lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi dan lebih lambat pada suhu yang lebih rendah. Oleh karena itu, suhu termodulasi dengan amplitudo suhu tinggi menghasilkan osilasi laju reaksi. Osilasi ini dapat dilihat dengan baik pada kurva DTG untuk Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian polistiren, PS (gambar 1).
Pengukuran ini dilakukan dengan TG 209 F1 Libra® pada laju pemanasan 2 K/menit, dan amplitudo 5 K untuk jangka waktu 200 detik. Kurva merah adalah suhu termodulasi dan suhu dasar, kurva hijau adalah TGA termodulasi dan suhu dasar, dan kurva hitam adalah DTG termodulasi dan suhu dasar. Kurva yang mendasari dihitung sebagai rata-rata selama satu periode.
Perhitungan Energi Aktivasi
Amplitudo kurva DTG dapat ditemukan dengan analisis Fourier yang sebanding dengan kurva DTG yang mendasarinya (lihat gambar 3). Amplitudo DTG ini tergantung pada energi aktivasi reaksi kimia. Oleh karena itu, energi aktivasi Ea dapat dihitung secara langsung dari amplitudo DTG ADTG, nilai absolut dari DTG yang mendasari dan amplitudo suhu AT dari persamaan berikut:
Ea =ADTG/(AT * |DTG yang mendasari|) * R * T2 (2)
Nilai untuk energi aktivasi hampir konstan untuk setiap langkah reaksi. Untuk polistiren, nilai yang dihitung dengan persamaan (2) ini hampir konstan untuk konversi dari 5% hingga 95% (lihat gambar 4) di mana energi aktivasi mencapai 184,8 kJ/mol dan faktor pra-eksponensial 12,17 log(1/s).
Perangkat lunak Proteus® memungkinkan perhitungan energi aktivasi sesuai dengan tiga metode: ASTM E2958 dan dua metode yang lebih akurat: linier dan nonlinier [1].
