ポリマーのTGA測定と^c-DTA の決定

はじめに

熱天秤を使ってポリマーを調査する際の第一の関心は、温度の関数としての質量変化に関する情報を得ることである。これにより、ポリマーの含有量だけでなく、添加剤や充填剤の可能性に関する情報を得ることができる。不活性雰囲気から酸化雰囲気に変えることで、添加したカーボンブラックや熱分解カーボンを狙い通りに燃焼させることができる一方、残留質量損失から、採用したフィラーの種類や量、灰分含有量に関する情報を得ることができる。しかし、ある種の情報が欠落しているため、試料の特性を完全に説明したり、未知のポリマーをIdentify 。これは、DSCやDTA装置とは対照的に、熱重量測定装置では一般的に試料室内の試料位置が1つしかないためです。TG 209 F1 Libra^®試料容器1個を収納できる試料ホルダーを図1に示します。

これは、試料室内に2つの測定位置を持つ装置（DSCやDTAなど）とは対照的に、この装置では測定された微分信号を評価できないことを意味します。融解温度の評価のような熱効果は記録できません。しかし、この欠点は、c-DTA信号の助けを借りて修正することができます。これにより、熱重量情報だけでなく、DTAのような情報も得られるため、TGA装置の価値が大幅に高まります。

図3に示す調査の測定条件

c-DTAの仕組み

c-DTA評価では、試料温度の測定信号とあらかじめ設定された公称値、すなわち計算された温度-時間プログラムを比較します。試料に熱量転移が起こった時点で、測定された試料温度は転移前の直線的な経過から逸脱します。例えば、試料が融解する場合（吸熱（吸熱性）効果）、印加されたエネルギーは融解プロセスに必要であるため、すぐに温度上昇は起こらず、試料温度はプログラムされた線形加熱速度から遅れたままとなります。図2の概略図は、測定された温度信号と温度プログラムの公称計算値を比較したものです。

得られた微分信号は計算DTA信号（c-DTA）と呼ばれる。上述の理由により、DSC測定信号の品質には及びませんが、以下に示すように、未知の試料を同定するための貴重な手がかりを提供することができます。第二の重要な用途は、c-DTA信号によって標準校正物質の融解温度を決定できることです。これにより、（DSCのような）双子の設計を持つ測定装置で行うことができるように、確立された融解標準物質を用いた温度校正が可能になります。

結果

図3は、一般的な3種類の熱可塑性プラスチック、ポリエチレン（HD-PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリアミド6（PA6）の分析結果を比較したものです。

熱重量情報に加えて、各試料の融解温度範囲におけるc-DTAシグナル（破線）が示されている。外挿されたオンセット温度とピーク温度により、Identify 、試料の融解範囲が示されている。HD-PE、PP、PA6を比較すると、未知の試料をIdentify 。

調査中の試料の融点を決定することに加え、c-DTA評価はエレガントな温度校正法も提供します。融解挙動の調査はc-DTA評価なしでは不可能ですが、この機能により一般的な校正材料の融点も求めることができます。これらの結果は、温度校正のための温度多項式の計算に使用され、その後のすべての調査において信頼性の高い温度評価が保証されます。

図4は、c-DTA法によるさまざまな校正材料の融点決定の概要である。