Wprowadzenie
W nocie aplikacyjnej 032 przedstawiliśmy sposoby, w jakie atmosfera i kształt próbki wpływają na wyniki testu TGA na szczegółowych przykładach z dziedziny elastomerów termoplastycznych. Oprócz rodzaju gazu płuczącego (np. obojętnego lub utleniającego), innymi czynnikami wpływającymi na wyniki testu są szybkość gazu płuczącego, wpływ tygla, stosunek powierzchni do masy oraz to, czy pomiary zostały przeprowadzone przy użyciu tygli otwartych czy zamkniętych.
Wyniki pomiarów
Wpływ szybkości wypłukiwania gazu
Rysunek 1 przedstawia krzywe TGA dla polimerowego dodatku uszlachetniającego przy dwóch różnych szybkościach wypłukiwania gazu. Stałą próbkę podgrzano w azocie do 230°C, a następnie utrzymywano stałą temperaturę. Podczas ogrzewania próbka stopiła się w temperaturze 75°C, a następnie pozostała w stanie ciekłym.
Do obu pomiarów użyto próbki o masie 10,50 mg i szybkości ogrzewania 20 K/min. Zaobserwowana tutaj utrata masy jest silnie skorelowana z zastosowaną szybkością wypłukiwania gazu. Dla prędkości gazu płuczącego 40 ml/min (zielona krzywa TGA) można zaobserwować ubytek masy wynoszący 23,6%; dla niższej prędkości gazu płuczącego 20 ml/min (niebieska krzywa TGA) ubytek masy wyniósł tylko 22,8% po tym samym czasie. Etap utraty masy w tym przykładzie nie może być przypisany rozkładowi próbki, ale raczej odparowaniu substancji lotnych. Proces odparowywania można zatem przyspieszyć za pomocą wysokich szybkości gazu oczyszczającego.
Wpływ tygla, stosunek powierzchni do masy
Podobnie, wybór tygla również wpływa na wynik testu TGA. Rysunek 2 przedstawia wyniki testu dla tej samej próbki pokazanej na rysunku 1. Wszystkie parametry pomiaru - program temperatury, masa próbki, atmosfera - zostały ustawione identycznie. Jedyną różnicą była geometria tygla. W przypadku testu dającego niebieską krzywą TGA, tygiel miał smallwiększą średnicę niż w przypadku testu dającego zieloną krzywą. Wyraźną różnicę w etapie utraty masy można również zaobserwować w teście TGA.
W przypadku tygla larger (zielona krzywa) zaobserwowano ubytek masy wynoszący 23,6%; w przypadku tygla smaller ubytek masy wyniósł tylko 21,2% w identycznych warunkach pomiarowych. W analizie termicznej stosunek powierzchni do masy próbki zawsze odgrywa decydującą rolę w odtwarzalności wyników testów termograwimetrycznych.
Pomiar z pokrywą tygla i bez niej
Oprócz geometrii tygla, inną ważną kwestią przy porównywaniu wyników jest to, czy do pomiarów zastosowano pokrywkę. Zasadniczo pomiary TGA są przeprowadzane bez pokrywy, ale czasami pokrywa jest używana, aby zapobiec wylaniu się materiału próbki w stanie ciekłym z tygla. W takich przypadkach zazwyczaj stosuje się zamkniętą pokrywę. Rysunek 3 przedstawia różnicę w zachowaniu próbki HDPE podczas rozkładu mierzonego w tyglu Al2O3 bez pokrywki i w porównaniu z zamkniętym tyglem z przebitą pokrywką. Masa próbki dla obu pomiarów wynosiła 10 mg, a szybkość ogrzewania wynosiła 10 K/min. Pomiary przeprowadzono w atmosferze syntetycznego powietrza. W tych warunkach pomiarowych można założyć, że poliolefina ulega rozkładowi termooksydacyjnemu. Tlen zawarty w gazie oczyszczającym (syntetyczne powietrze) jest jednocześnie partnerem reakcji dla próbki. Stężenie tlenu w próbce ma zatem bezpośredni wpływ na samReakcja rozkładuReakcja rozkładu to wywołana termicznie reakcja związku chemicznego tworząca produkty stałe i/lub gazowe. rozkład i/lub początek rozkładu. Można to ocenić za pomocą ekstrapolowanych temperatur początkowych na rysunku 3. W pomiarze bez pokrywy, rozkład rozpoczyna się już w temperaturze 384°C; z drugiej strony, w pomiarze z przebitą pokrywą, rozkład następuje dopiero w temperaturze 419°C. W pomiarze z przebitą pokrywą próbka nie wchodzi w kontakt z tlenem aż do późniejszego momentu, więc UtlenianieUtlenianie może opisywać różne procesy w kontekście analizy termicznej.utlenianie nie jest obserwowane. Nie ma to jednak wpływu na masę resztkową, która jest identyczna w obu pomiarach.
