Introducere
În nota de aplicare 032, am prezentat modul în care atmosfera și forma probei influențează rezultatele testelor TGA folosind exemple detaliate din domeniul elastomerilor termoplastici. Pe lângă tipul de gaz de purjare (de exemplu, inert sau oxidativ), alți factori care influențează rezultatele testelor sunt rata gazului de purjare, influența creuzetului, raportul suprafață/masă și dacă măsurătorile au fost efectuate folosind creuzete deschise sau închise.
Rezultatele măsurătorilor
Influența debitului gazului de purjare
Figura 1 prezintă curbele TGA pentru o formulă de aditiv polimeric la două rate diferite ale gazului de purjare. Proba solidă a fost încălzită sub azot până la 230°C și apoi temperatura a fost menținută constantă. În timpul încălzirii, proba s-a topit la 75°C și apoi a rămas în stare lichidă.
Pentru ambele măsurători, au fost utilizate o greutate a probei de 10,50 mg și o rată de încălzire de 20 K/min. Pierderea de masă observată aici este strâns corelată cu rata gazului de purjare utilizată. Pentru rata gazului de purjare de 40 ml/min (curba TGA verde), se poate observa o pierdere de masă de 23,6 %; pentru rata mai mică a gazului de purjare de 20 ml/min (curba TGA albastră), pierderea de masă s-a ridicat la doar 22,8 % după aceeași perioadă de timp. Etapa de pierdere a masei din acest exemplu nu poate fi atribuită descompunerii probei, ci mai degrabă evaporării substanțelor volatile. Procesul de evaporare poate fi astfel accelerat prin intermediul unor rate ridicate ale gazului de purjare.
Influența creuzetului, raportul suprafață/masă
În mod similar, alegerea creuzetului afectează și rezultatul testului TGA. Figura 2 prezintă rezultatele testelor pentru aceeași probă prezentată în figura 1. Toți parametrii de măsurare - programul de temperatură, greutatea probei, atmosfera - au fost setați identic. Singura diferență a fost geometria creuzetului. Pentru testul care a generat curba TGA albastră, creuzetul avea un diametru mai mic decât pentru cel care a generat curba verde. De asemenea, o diferență clară în etapa de pierdere a masei poate fi observată în testul TGA de aici.
Cu creuzetul mai mare (curba verde), s-a observat o pierdere de masă de 23,6 %; pentru creuzetul mai mic, pierderea de masă s-a ridicat la doar 21,2 % în condiții de măsurare identice. În analiza termică, raportul dintre masa suprafeței și masa probei joacă întotdeauna un rol decisiv în reproductibilitatea rezultatelor testelor termogravimetrice.
Măsurarea cu și fără capacul creuzetului
Pe lângă geometria creuzetului, un alt aspect important în compararea rezultatelor este dacă a fost utilizat un capac pentru măsurători. În general, măsurătorile TGA sunt efectuate fără capac, dar uneori se utilizează un capac pentru a preveni scurgerea probei de material în stare lichidă din creuzet. În astfel de cazuri, se utilizează, în general, un capac închis. Figura 3 prezintă diferența dintre comportamentul de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere al unei probe de HDPE măsurată într-un creuzet de Al2O3 fără capac și într-un creuzet închis cu capac perforat. Greutatea probei pentru ambele măsurători a fost de 10 mg, iar viteza de încălzire s-a ridicat la 10 K/min. Măsurătorile au fost efectuate într-o atmosferă de aer sintetic. În aceste condiții de măsurare, se poate presupune că poliolefina este supusă unei descompuneri termo-oxidative. Oxigenul conținut în gazul de purjare (aer sintetic) este simultan partenerul de reacție al probei. Concentrația de oxigen la nivelul probei are astfel o influență directă asupra descompunerii în sine și/sau asupra începerii descompunerii. Acest lucru poate fi evaluat cu ajutorul temperaturilor de început extrapolate din figura 3. În cazul măsurării fără capac, descompunerea începe deja la 384°C; în cazul măsurării cu capac perforat, pe de altă parte, descompunerea nu are loc până la 419°C. În cazul măsurării cu capac perforat, proba nu intră în contact cu oxigenul decât într-un moment ulterior, astfel încât nu se observă oxidarea. Cu toate acestea, masa reziduală nu este afectată de acest lucru și este identică în cele două măsurători.
