はじめに
グリセロールは単純なトリオール化合物で、1779年にカール・ヴィルヘルム・シーレによって初めて単離された。この時以来、大きなサクセスストーリーが続いた。現在では、化粧品、医薬品、靴墨、凍結防止剤、動物飼料、シーシャたばこ、食品などに使用されている。グリセロールほど万能な原料はほとんどない。ごく最近のリチウムイオン電池の研究活動でも、グリセロールが重要なバインダー添加剤であり、低抵抗の黒鉛負極界面でのリチウムイオンの拡散を促進し、高レートの能力を高めることがわかった[1]。
幅広い応用分野において、グリセロールの熱安定性と温度処理中に発生する可能性のあるガスに関する疑問が常に生じる。
実験的
TGA-FT-IRカップリングシステムにとって、これに答えるのは容易なことです。現在の構成では、Bruker INVENIO FT-IR分光計のTGA IIガスセル、サーモバランスTG 209F1 Libra® のカップリングアダプター、および内部に金属キャピラリーを備えたトランスファーラインにより、カップリングインターフェースの伝達温度を370℃まで大幅に上昇させることができます（図1）。
測定結果
15mgのグリセロールをAl2O3るつぼに入れ、純窒素雰囲気下、10K/minで加熱すると、300℃までに完全に蒸発する。外挿されたオンセットは199℃で検出された。質量減少率（DTG、黒）のピークは239℃で検出された（図2参照）。これはGram-Schmidt曲線のピークとよく一致する。Gram-Schmidt曲線は、全IR吸光度強度を示し、IR活性ガスの放出を証明する。このプロットはすでに、放出されたガスがテーリングや遅延なしにガス分析計に完全に移行することを示している。
蒸発の過程を詳しく知るには、得られたFT-IRデータを分析する必要がある。
図3は、すべてのFT-IRデータを温度スケールの3Dプロットで表したものです。このプロットはまた、質量損失とFT-IR強度増加の良好な相関を示している。各温度で測定されたFT-IRスペクトルをNISTの蒸発スペクトルライブラリーと比較することで、放出されたガスを同定することができます。
図4は、窒素雰囲気中234℃で測定されたスペクトルと、グリセロールのライブラリー・スペクトルの良好な相関を示している。これは、グリセロールが完全な分子として揮発するため、主に酸素の排除下で蒸発過程を経ることを証明している。
酸化条件下でも実験を繰り返した。得られたFT-IRデータを図5に示す。ここでは、全く異なるFT-IRパターンが検出された。
スペクトルライブラリーとの比較では、水、二酸化炭素、一酸化炭素、アセトアルデヒド、そしてわずかではあるが純粋なグリセロールとの高い類似性が示された（図6）。この場合、グリセロールは、アセトアルデヒドやCOのような有害なものまで、さまざまな生成物に分解する。
この挙動は、使用するガス雰囲気がグリセロールの熱安定性に大きく影響することを明確に示している。
概要
結論として、NETZSCH TG 209F1 Libra® と BRUKER FT-IR INVENIO のカップリング（インターフェース温度370℃）により、発生したガスを迅速かつ完全に分光計に移し、同定することができる。このシステムでは、グリセロールを使用した今回の例のように、高沸点有機物の蒸発と分解を区別することが可能です。