Identificar a absorção de água e determinar o teor de umidade com a análise termogravimétrica

Estamos cercados por água

A umidade não aparece apenas em nossa vida diária, mas também influencia os materiais, causando interações físicas e químicas.

Uma interação física pode ser a absorção de água, que leva à expansão dos materiais. Se uma substância ou material reage com a água, um novo composto é formado. O exemplo mais proeminente dessa reação química é a corrosão do aço.

Como resultado, a interação da água com os materiais resulta em alterações de propriedade (por exemplo, estabilidade reduzida devido à corrosão) e/ou alterações ópticas ou de aparência (por exemplo, estrias de umidade em peças de moldagem por injeção).

Prática: Medições de TGA em atmosferas úmidas

O que é termogravimetria?

A análise termogravimétrica é um método de análise térmica no qual a massa de uma amostra é medida ao longo do tempo conforme a temperatura muda. Essa medição fornece informações sobre fenômenos físicos, como Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transições de fase, absorção e dessorção, bem como fenômenos químicos, incluindo Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição térmica e Reações sólido-gásAs reações sólido-gás são um tipo de reação heterogênea em estado sólido que ocorre quando um sólido reativo é exposto a um fluxo de gás reativo. Exemplos típicos de reações sólido-gás são a sorção e a corrosão de metais.reações sólido-gás (por exemplo, OxidaçãoA oxidação pode descrever diferentes processos no contexto da análise térmica.oxidação ou redução).

Um exemplo da área de polímeros

O objetivo da análise a seguir foi a determinação da mudança de massa do material em uma atmosfera úmida. Portanto, um STA 449 F3 Jupiter^® foi equipado com umgerador de umidade que produz um nível de umidade definido pela mistura de fluxo de gás úmido e seco.

O experimento foi realizado em uma amostra de folha de 250 μm de poliamida 6 com um peso de 108,28 mg. A temperatura foi mantida constante em 40°C e foram realizadas etapas de umidade de 25% durante o programa de temperatura (curva azul na figura 3).

Na figura 3, a curva verde representa a mudança de massa. Em cada etapa de umidade, há uma resposta da amostra à medida que sua massa aumenta. A amostra absorve água e seu teor de umidade aumenta com o teor de umidade da atmosfera circundante.

Além disso, o processo de absorção depende do tempo. Isso significa que há influências cinéticas, que também podem ser analisadas. O coeficiente de difusão do material pode ser determinado com a ajuda da configuração de umidade.

O exemplo mostra que a TGA, como método padrão, é útil para identificar as interações físicas dos materiais com a umidade. Além disso, é possível determinar o valor quantitativo do conteúdo de absorção de água.

Uma aplicação do campo de inorgânicos

Nessa aplicação, a zeólita foi investigada com um STA 449 F3 Jupiter^®sob uma atmosfera úmida. A zeólita é um material de absorção que pode ser usado para a limpeza de fluxos de gás ou para a absorção de água em determinados cômodos e áreas.

Para testar o desempenho da zeólita, foram realizados dois ciclos de absorção/dessorção a uma temperatura constante de 20°C e umidade relativa de 10%.

Primeiro, há um aumento na massa à medida que uma atmosfera úmida é aplicada à amostra. O material absorve uma certa quantidade de água que, por sua vez, aumenta sua massa. No fluxo de gás seco, o material libera água. O primeiro ciclo funciona como um ciclo de teste para testar a capacidade máxima de absorção.

Os ciclos podem ser repetidos algumas vezes para testar a estabilidade do ciclo do material. Após a primeira ativação, a liberação de água é ligeiramente menor, o que significa que o material é relativamente estável em sua aplicação, com uma absorção de água de cerca de 26%.

Os dois exemplos de identificação da absorção de água e a determinação do teor de água mostram que a análise termogravimétrica é um método adequado para analisar os efeitos da umidade em um material ou substância.

Nos próximos artigos do blog, será dado enfoque especial à influência da água nas propriedades mecânicas e à determinação da extensão dos materiais devido à absorção de água.