
03.08.2020 by Milena Riedl
TGA-FT-IR - 폴리머 혼합물 및 그 조성을 식별하는 솔루션
폴리머 블렌드는 사용 수명 동안 상당한 이점을 제공합니다. 하지만 수명이 다한 후에는 재활용이 어렵습니다. 가장 근본적인 문제 중 하나는 혼합물로서 재료의 성분을 식별하여 적절하게 분류하고 가능한 경우 재사용할 수 있도록 하는 것입니다. TGA와 FT-IR이 식별에 어떻게 도움이 되는지 알아보고 TG-FT-IR에 대한 웨비나 시리즈에 참여하세요!
폴리머 블렌드는 두 가지 이상의 폴리머를 조합한 것입니다. 이 두 가지를 결합하여 개별 원료에 비해 향상된 물리적 특성을 가진 새로운 소재를 만듭니다.
블렌드는 사용 수명 동안 상당한 이점을 제공하지만, 수명이 다하면 재활용이 어렵습니다. 가장 근본적인 문제 중 하나는 블렌드 소재의 성분을 파악하여 적절하게 분류하고 가능한 경우 재사용할 수 있도록 하는 것입니다.
브루커 옵틱스의 TGA 및 FT-IR 분광기를 통한 식별
혼합물의 성분을 식별하는 것은 TGA와 FT-IR을 조합하여 수행할 수 있습니다. 한편으로, 질량 손실 단계는 폴리머 양에 대한 정보를 제공합니다. FT-IR로 감지된 열분해 가스는 폴리머의 지문 역할을 하며 다른 한편으로는 식별에 도움을 줍니다.
NETZSCH PERSEUS® TG 209 F1 Libra® 을 사용하여 다양한 혼합물을 조사했습니다.
예제 1: 다양한 폴리머 성분의 정량 분석
그림 1은 POM/PTFE 블렌드에서 얻은 TGA-FT-IR 데이터를 보여줍니다. 366°C와 582°C에서 DTG 곡선의 피크에서 92.6%와 1.3%의 두 가지 질량 손실 단계가 감지되었습니다. 전반적인 적외선 변화를 표시하는 그램 슈미트 신호는 DTG의 거울 이미지처럼 작동합니다. 맥시마는 동일한 온도 영역에서 관찰되었습니다.

생성된 가스의 식별을 위해 단일 스펙트럼을 추출하여 일반적인 폴리머의 열분해 스펙트럼으로 구성된 NETZSCH 폴리머의 FT-IR 데이터베이스와 비교합니다. 첫 번째 질량 손실 단계의 2D 스펙트럼은 POM의 열분해 기체(녹색)와 잘 일치합니다. 두 번째 질량 손실 단계에서 PTFE 분해 생성물(주황색)이 발견되었습니다(그림 2 비교). 분석 결과, 조사된 혼합물은 주로 POM(92.6%)으로 만들어졌으며 약간의 PTFE(1.3%)가 포함되어 있음을 확인할 수 있었습니다.

예 2: FT-IR로 구성 요소 간 검출
조사된 두 번째 예시적인 혼합물은 PA6와 ABS의 혼합물이었습니다. 그림 3은 462°C에서 피크가 있는 그램 슈미트 곡선의 98% 질량 손실이 있는 TGA 곡선을 보여줍니다. 이 곡선에서 조사된 샘플이 두 가지 이상의 물질로 구성되어 있음을 알 수 없습니다. 진화 가스 분석만이 더 많은 통찰력을 제공할 수 있습니다. 2D 스펙트럼은 456°C(빨간색)에서 추출하여 NETZSCH 폴리머의 FT-IR 데이터베이스와 비교했습니다(그림 5 참조). 이 비교를 통해 측정된 스펙트럼이 두 가지 이상의 폴리머가 혼합되어 있음을 명확히 알 수 있습니다. 가장 높은 유사성을 보인 것은 PA6였습니다. 스펙트럼 감산 후, 이 혼합물의 두 번째 화합물로 ABS가 발견되었습니다. 빨간색 원은 측정된 스펙트럼에서 PA6의 고유 진동 대역을 표시하고 파란색 원은 ABS의 특징적인 대역을 표시합니다.
폴리머 혼합물의 성분을 식별하는 강력한 솔루션
TGA와 FT-IR의 하이픈 연결은 폴리머 블렌드를 식별하는 데 매우 적합한 도구입니다. TGA 곡선은 폴리머 함량의 정량화를 가능하게 하는 반면, 폴리머의 식별은 기체상 라이브러리 NETZSCH 폴리머의 FT-IR 데이터베이스와 비교하여 열분해 가스를 통해 이루어집니다. 정량화 가능한 결과가 필요하거나 폴리머가 검은색이어서 ATR을 통한 FT-IR 분석이 어려울 수 있는 경우 좋은 솔루션입니다.
브루커 옵틱스와 함께하는 다가오는 웨비나 시리즈에서 TGA-FT-IR 및 폴리머의 FT-IR 데이터베이스( NETZSCH )에 대해 자세히 알아보세요!
재료 개발, 공정 최적화, 제품 수명 평가에 도움이 되는 강력한 분석 방법이 많이 있습니다. 하지만 이를 결합하여 더욱 가치 있는 정보를 얻을 수 있는 방법은 거의 없습니다. 재료 과학에서 가장 잘 알려진 예 중 하나는 열 중량 분석(TGA)과 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 분광법의 결합입니다.
브루커 옵틱스와 NETZSCH 에서는 8월에 웨비나 시리즈를 개최하여 제품의 재료 구성이나 서비스 수명 중 부품의 고장을 분석하는 데 TGA-FT-IR이 왜 솔루션인지 더 강력한 사례를 보여드리고자 합니다.
2020년 8월 6일에는 에케하르트 퓌글라인 박사( NETZSCH )가 TGA와 TG-FT-IR을 이용한 재료 조성 분석에 대해 집중적으로 설명합니다.
2020년 8월 13일에는 브루커 옵틱스의 세르게이 실로프 박사가 TG-FT-IR을 이용한 고장 분석에 대해 집중적으로 다룰 예정입니다.