ТГА-измерения и определение c-DTA^® для полимеров

Введение

Основной интерес при исследовании полимеров с помощью термовесов заключается в получении информации об изменении массы в зависимости от температуры. Это может дать информацию о возможных добавках и наполнителях, а также о содержании полимера. Переход от инертной к окислительной атмосфере позволяет целенаправленно сжигать добавленную сажу или пиролитический углерод, а остаточная потеря массы дает информацию о типе и количестве используемых наполнителей и содержании золы. Однако полностью описать свойства образца или идентифицировать неизвестный полимер невозможно, поскольку отсутствует определенная информация, в частности, информация о температуре плавления. В отличие от приборов для ДСК или ДТА, приборы для термогравиметрических измерений обычно имеют только одно положение образца в камере для образцов. TG 209 F1 Libra^® держатель образца, в который помещается один тигель с образцом, показан на рисунке 1.

Это означает, что в отличие от приборов с двумя измерительными позициями в камере для образцов (таких как ДСК и ДТА), измеренный дифференциальный сигнал не может быть оценен с помощью этого прибора. Тепловые эффекты, такие как оценка температуры плавления, не могут быть зарегистрированы. Однако этот недостаток можно устранить с помощью сигнала c-DTA^®. Это значительно повышает ценность аппарата ТГА, поскольку помимо термогравиметрической информации дает и ДТА-подобную.

Условия измерений для исследований, показанные на на рисунке 3

Как работает c-DTA^®

При оценке c-DTA^® измеренный сигнал температуры образца сравнивается с заданным номинальным значением, т.е. с рассчитанной программой "температура-время". В момент времени, когда в образце происходит калорический переход, измеренная температура образца отклоняется от линейного хода, который был до перехода. Например, если образец плавится (эндотермический эффект), то приложенная энергия необходима для процесса плавления и поэтому не вызывает немедленного повышения температуры, поэтому температура образца остается ниже запрограммированной линейной скорости нагрева. На схеме на рисунке 2 измеренный температурный сигнал сравнивается с рассчитанным номинальным значением температурной программы.

Полученный дифференциальный сигнал называется расчетным сигналом ДТА (c-DTA^®). По причинам, описанным выше, он не обладает качеством измеренного сигнала ДСК, но все же может дать ценные подсказки для идентификации неизвестных образцов, как показано ниже.libraВторое важное применение - это возможность определения температур плавления стандартных веществ по сигналу ДТА.libraЭто позволяет определять температуру с помощью установленных стандартов плавления, как это можно сделать с помощью измерительных приборов с двойным дизайном (например, ДСК).

Результаты

На рисунке 3 сравниваются результаты анализов для трех распространенных термопластов: полиэтилена (HD-PE), полипропилена (PP) и полиамида 6 (PA6).

В дополнение к термогравиметрической информации представлены сигналы c-DTA^® (пунктирные линии) для каждого образца в диапазоне температур плавления. Экстраполированные значения температуры начала и пика определяют диапазон плавления образца. Сравнение материалов HD-PE, PP и PA6 наглядно показывает, что таким образом можно получить дополнительную информацию для идентификации неизвестных образцов.

libraПомимо определения температуры плавления исследуемых образцов, оценка с помощью c-DTA^® также предлагает элегантный метод определения температуры.libraХотя исследование поведения плавления было бы просто невозможно без использования c-DTA^®, эта функция также позволяет определять температуры плавления обычных материалов.libraЭти результаты используются при расчете температурного полинома для определения температуры и обеспечивают надежную оценку температуры для всех последующих исследований.

libraНа рисунке 4 представлены результаты определения температуры плавления различных материалов с помощью метода c-DTA^®.