Introduzione
Nella Nota applicativa 032, abbiamo presentato i modi in cui l'atmosfera e la forma del campione influiscono sui risultati dei test TGA, utilizzando esempi dettagliati nel campo degli elastomeri termoplastici. Oltre al tipo di gas di lavaggio (ad esempio, inerte o ossidativo), altri fattori che influenzano i risultati del test sono la velocità del gas di lavaggio, l'influenza del crogiolo, il rapporto superficie/massa e se le misure sono state effettuate con crogioli aperti o chiusi.
Risultati della misurazione
Influenza della velocità del gas di spurgo
La Figura 1 mostra le curve TGA di una formulazione di additivo polimerico a due diverse velocità del gas di spurgo. Il campione solido è stato riscaldato sotto azoto a 230°C e la temperatura è stata poi mantenuta costante. Durante il riscaldamento, il campione si è sciolto a 75°C ed è poi rimasto allo stato liquido.
Per entrambe le misurazioni sono stati utilizzati un peso del campione di 10,50 mg e una velocità di riscaldamento di 20 K/min. La perdita di massa osservata è fortemente correlata alla velocità del gas di lavaggio utilizzato. Per la velocità del gas di spurgo di 40 ml/min (curva TGA verde), si osserva una perdita di massa del 23,6%; per la velocità inferiore del gas di spurgo di 20 ml/min (curva TGA blu), la perdita di massa ammonta solo al 22,8% dopo lo stesso periodo di tempo. La fase di perdita di massa in questo esempio non può essere attribuita alla Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione del campione, ma piuttosto all'evaporazione dei volatili. Il processo di evaporazione può quindi essere accelerato mediante elevate velocità del gas di spurgo.
Influenza del crogiolo, rapporto superficie/massa
Analogamente, anche la scelta del crogiolo influisce sui risultati del test TGA. La Figura 2 mostra i risultati del test per lo stesso campione mostrato nella Figura 1. Tutti i parametri di misura - programma di temperatura, peso del campione, atmosfera - sono stati impostati in modo identico. Tutti i parametri di misura - programma di temperatura, peso del campione, atmosfera - sono stati impostati in modo identico. L'unica differenza era la geometria del crogiolo. Per il test che ha prodotto la curva TGA blu, il crogiolo aveva un diametro maggiore di smallrispetto a quello che ha prodotto la curva verde. Anche nel test TGA qui riportato si nota una chiara differenza nella fase di perdita di massa.
Con il crogiolo larger (curva verde), è stata osservata una perdita di massa del 23,6%; per il crogiolo smaller, la perdita di massa è stata solo del 21,2% in condizioni di misurazione altrimenti identiche. Nell'analisi termica, il rapporto tra superficie e massa del campione gioca sempre un ruolo decisivo nella riproducibilità dei risultati dei test termogravimetrici.
Misurazioni con e senza coperchio del crogiolo
Oltre alla geometria del crogiolo, un'altra considerazione importante per il confronto dei risultati è se è stato utilizzato un coperchio per le misurazioni. In genere, le misure TGA vengono eseguite senza coperchio, ma a volte si usa un coperchio per evitare che il materiale del campione allo stato liquido fuoriesca dal crogiolo. In questi casi, si utilizza generalmente un coperchio chiuso. La Figura 3 mostra la differenza nel comportamento di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione di un campione di HDPE misurato in un crogiolo di Al2O3 senza coperchio e rispetto a un crogiolo chiuso con coperchio forato. Il peso del campione per entrambe le misurazioni era di 10 mg e la velocità di riscaldamento era di 10 K/min. Le misure sono state effettuate in un'atmosfera di aria sintetica. In queste condizioni di misura, si può ipotizzare che la poliolefina sia in fase di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termo-ossidativa. L'ossigeno contenuto nel gas di lavaggio (aria sintetica) è contemporaneamente il partner di reazione del campione. La concentrazione di ossigeno sul campione ha quindi un'influenza diretta sulla Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione stessa e/o sull'inizio della Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione. Questo può essere valutato utilizzando le temperature di inizio estrapolate nella figura 3. Nella misurazione senza coperchio, la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione inizia già a 384°C; nella misurazione con coperchio forato, invece, la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione non si verifica prima di 419°C. Nella misurazione con coperchio forato, il campione entra in contatto con l'ossigeno solo in un momento successivo, quindi non si osserva l'OssidazioneL'ossidazione può descrivere diversi processi nel contesto dell'analisi termica.ossidazione. La massa residua, tuttavia, non ne risente ed è identica nelle due misurazioni.
