소개
어플리케이션 노트 032에서는 열가소성 엘라스토머 분야의 자세한 예를 통해 대기 및 시료 모양이 TGA 테스트 결과에 영향을 미치는 방식을 제시했습니다. 퍼지 가스 유형(예: 불활성 또는 산화성) 외에도 퍼지 가스 속도, 도가니의 영향, 표면 대 질량비, 개방형 또는 폐쇄형 도가니를 사용하여 측정을 수행했는지 여부 등이 테스트 결과에 영향을 미치는 다른 요소입니다.
측정 결과
퍼지 가스 비율의 영향
그림 1은 두 가지 퍼지 가스 속도에서 폴리머 첨가제 배합에 대한 TGA 곡선을 보여줍니다. 고체 샘플을 질소 상태에서 230°C까지 가열한 다음 온도를 일정하게 유지했습니다. 가열하는 동안 샘플은 75°C에서 녹은 다음 액체 상태로 유지되었습니다.
두 측정 모두 시료 무게는 10.50mg, 가열 속도는 20K/min을 사용했습니다. 여기서 관찰된 질량 손실은 사용된 퍼지 가스 속도와 높은 상관관계가 있습니다. 40ml/min의 퍼지 가스 속도(녹색 TGA 곡선)의 경우 23.6%의 질량 손실이 관찰되고, 20ml/min의 낮은 퍼지 가스 속도(파란색 TGA 곡선)의 경우 같은 시간 후 질량 손실은 22.8%에 불과했습니다. 이 예에서 질량 손실 단계는 시료의 분해로 인한 것이 아니라 휘발성 물질의 증발로 인한 것입니다. 따라서 높은 퍼지 가스 속도를 통해 증발 과정을 가속화할 수 있습니다.
도가니, 표면 대 질량 비율의 영향
마찬가지로 도가니의 선택도 TGA 테스트 결과에 영향을 미칩니다. 그림 2는 그림 1에 표시된 동일한 시료에 대한 테스트 결과를 보여줍니다. 온도 프로그램, 시료 무게, 대기 등 모든 측정 파라미터가 동일하게 설정되었습니다. 유일한 차이점은 도가니 형상이었습니다. 파란색 TGA 곡선을 생성하는 테스트의 경우 도가니의 직경이 녹색 곡선을 생성하는 테스트보다 더 작았습니다. 또한 질량 손실 단계의 명확한 차이도 여기에서 TGA 테스트에서 볼 수 있습니다.
더 큰 도가니(녹색 곡선)에서는 23.6%의 질량 손실이 관찰된 반면, 더 작은 도가니에서는 동일한 측정 조건에서 질량 손실이 21.2%에 불과했습니다. 열 분석에서 표면 대 시료 질량의 비율은 항상 열 중량 측정 테스트 결과의 재현성에 결정적인 역할을 합니다.
도가니 뚜껑을 사용한 측정과 사용하지 않은 측정
도가니 형상 외에도 결과를 비교할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 사항은 측정에 뚜껑을 사용했는지 여부입니다. 일반적으로 TGA 측정은 뚜껑 없이 수행되지만, 액체 상태의 시료 물질이 도가니 밖으로 흘러나오는 것을 방지하기 위해 뚜껑을 사용하는 경우도 있습니다. 이러한 경우 일반적으로 닫힌 뚜껑을 사용합니다. 그림 3은 뚜껑이 없는 Al2O3 도가니와 뚜껑이 뚫린 밀폐 도가니에서 측정한 HDPE 시료의 분해 거동 차이를 보여줍니다. 두 측정의 샘플 무게는 모두 10mg이었고 가열 속도는 10K/min이었습니다. 측정은 합성 공기 분위기에서 수행되었습니다. 이러한 측정 조건에서 폴리올레핀이 열 산화 분해되고 있다고 가정할 수 있습니다. 퍼지 가스(합성 공기)에 포함된 산소는 동시에 시료의 반응 파트너입니다. 따라서 시료의 산소 농도는 분해 자체 및/또는 분해 시작에 직접적인 영향을 미칩니다. 이는 그림 3의 추정된 시작 온도를 사용하여 평가할 수 있습니다. 뚜껑이 없는 측정에서는 384°C에서 이미 분해가 시작되고, 반면에 뚜껑을 뚫은 측정에서는 419°C까지 분해가 일어나지 않습니다. 뚜껑을 뚫고 측정하는 경우 시료가 나중에 산소와 접촉하지 않으므로 산화가 관찰되지 않습니다. 그러나 잔류 질량은 이에 영향을 받지 않으며 두 측정에서 동일하게 나타납니다.
