Введение
В документе Application Note 032 на подробных примерах из области термопластичных эластомеров мы рассказали о том, как атмосфера и форма образца влияют на результаты ТГА. Помимо типа продувочного газа (например, инертного или окислительного), на результаты испытаний влияют также скорость продувочного газа, влияние тигля, отношение поверхности к массе и то, проводились ли измерения в открытых или закрытых тиглях.
Результаты измерений
Влияние скорости продувочного газа
На рис. 1 показаны кривые ТГА для рецептуры полимерной добавки при двух различных скоростях продувочного газа. Твердый образец нагревался под азотом до 230°C, после чего температура поддерживалась постоянной. Во время нагрева образец плавился при 75°C, а затем оставался в жидком состоянии.
Для обоих измерений использовался образец массой 10,50 мг и скорость нагрева 20 К/мин. Наблюдаемая здесь потеря массы сильно коррелирует со скоростью подачи продувочного газа. При скорости продувочного газа 40 мл/мин (зеленая кривая ТГА) наблюдается потеря массы 23,6 %; при меньшей скорости продувочного газа 20 мл/мин (синяя кривая ТГА) потеря массы составляет всего 22,8 % за то же время. Этап потери массы в данном примере не может быть связан с разложением образца, а скорее с испарением летучих веществ. Таким образом, процесс испарения можно ускорить с помощью высоких скоростей продувочного газа.
Влияние тигля, соотношения поверхности и массы
Выбор тигля также влияет на результаты ТГА. На рис. 2 показаны результаты испытаний для того же образца, что и на рис. 1. Все параметры измерения - температурная программа, вес образца, атмосфера - были установлены одинаково. Единственным отличием была геометрия тигля. smallДля теста, дающего синюю кривую ТГА, тигель имел больший диаметр, чем для теста, дающего зеленую кривую. Также в данном ТГА-тесте видна четкая разница в шаге потери массы.
В тигле larger (зеленая кривая) потеря массы составила 23,6 %, а в тигле smaller при идентичных условиях измерения потеря массы составила всего 21,2 %. В термическом анализе отношение массы поверхности к массе образца всегда играет решающую роль в воспроизводимости результатов термогравиметрических испытаний.
Измерения с крышкой и без крышки тигля
Помимо геометрии тигля, еще одним важным моментом при сравнении результатов является то, использовалась ли при измерениях крышка. Как правило, измерения ТГА проводятся без крышки, но иногда крышка используется для предотвращения вытекания материала образца в жидком состоянии из тигля. В таких случаях обычно используется закрытая крышка. На рисунке 3 показана разница в разложении образца ПЭВП, измеренного в тигле с Al2O3 без крышки и в закрытом тигле с проколотой крышкой. Масса образца для обоих измерений составляла 10 мг, а скорость нагрева - 10 К/мин. Измерения проводились в атмосфере синтетического воздуха. При таких условиях измерений можно предположить, что полиолефин подвергается термоокислительному разложению. Кислород, содержащийся в продувочном газе (синтетическом воздухе), одновременно является партнером по реакции для образца. Таким образом, концентрация кислорода в образце оказывает непосредственное влияние на само разложение и/или начало разложения. Это можно оценить с помощью экстраполированных температур начала разложения на рисунке 3. При измерении без крышки разложение начинается уже при 384°C; при измерении с проколотой крышкой, напротив, разложение не наступает до 419°C. При измерении с проколотой крышкой образец вступает в контакт с кислородом только в более поздний момент времени, поэтому окисление не наблюдается. Однако на остаточную массу это не влияет, и она одинакова в двух измерениях.
