Inledning
I Application Note 032 presenterade vi hur atmosfären och provets form påverkar TGA-testresultaten med hjälp av detaljerade exempel från området termoplastiska elastomerer. Förutom typen av spolgas (t.ex. inert eller oxidativ) är andra faktorer som påverkar testresultaten spolgashastigheten, degelns inverkan, förhållandet mellan yta och massa och om mätningarna utfördes med öppna eller slutna deglar.
Resultat av mätning
Inverkan av reningsgasens hastighet
Figur 1 visar TGA-kurvorna för en polymeradditivformulering vid två olika spolgashastigheter. Det fasta provet upphettades under kväve till 230°C och temperaturen hölls sedan konstant. Under uppvärmningen smälte provet vid 75°C och förblev sedan i flytande tillstånd.
För båda mätningarna användes en provvikt på 10,50 mg och en uppvärmningshastighet på 20 K/min. Den massförlust som observerades här är starkt korrelerad med den använda spolgashastigheten. För reningsgashastigheten på 40 ml/min (grön TGA-kurva) kan en massförlust på 23,6% observeras; för den lägre reningsgashastigheten på 20 ml/min (blå TGA-kurva) uppgick massförlusten till endast 22,8% efter samma tid. Massförlusten i detta exempel kan inte hänföras till nedbrytning av provet, utan snarare till avdunstning av flyktiga ämnen. Förångningsprocessen kan således påskyndas med hjälp av höga spolgashastigheter.
Inverkan av degeln, förhållandet mellan yta och massa
På samma sätt påverkar valet av degel också TGA-testresultatet. Figur 2 visar testresultaten för samma prov som visas i figur 1. Alla mätparametrar - temperaturprogram, provvikt, atmosfär - var identiskt inställda. Den enda skillnaden var degelns geometri. För det test som gav den blå TGA-kurvan hade degeln en mindre diameter än för det som gav den gröna kurvan. En tydlig skillnad i massförluststeget kan också ses i TGA-testet här.
Med den större degeln (grön kurva) observerades en massaförlust på 23,6%; för den mindre degeln uppgick massaförlusten till endast 21,2% under i övrigt identiska mätförhållanden. Vid termisk analys spelar förhållandet mellan ytan och provmassan alltid en avgörande roll för reproducerbarheten hos resultaten av termogravimetriska tester.
Mätning med och utan degellock
Förutom degelgeometrin är en annan viktig faktor vid jämförelse av resultat huruvida ett lock användes vid mätningarna. I allmänhet utförs TGA-mätningar utan lock, men ibland används ett lock för att förhindra att provmaterialet i flytande tillstånd spills ut ur degeln. I sådana fall används i allmänhet ett stängt lock. Figur 3 visar skillnaden i sönderdelningsbeteende för ett HDPE-prov som uppmätts i en Al2O3-degel utan lock och i en sluten degel med genomborrat lock. Provvikten för båda mätningarna var 10 mg och uppvärmningshastigheten uppgick till 10 K/min. Mätningarna utfördes under en atmosfär av syntetisk luft. Under dessa mätförhållanden kan man anta att polyolefinen genomgår en termo-oxidativ nedbrytning. Syret i reningsgasen (syntetisk luft) är samtidigt reaktionspartnern för provet. Syrekoncentrationen i provet har således ett direkt inflytande på själva nedbrytningen och/eller på när nedbrytningen börjar. Detta kan utvärderas med hjälp av de extrapolerade begynnelsetemperaturerna i figur 3. I mätningen utan lock börjar nedbrytningen redan vid 384°C; i mätningen med ett genomborrat lock sker nedbrytningen däremot inte förrän vid 419°C. I mätningen med genomborrat lock kommer provet inte i kontakt med syre förrän vid en senare tidpunkt, så OxideringOxidation kan beskriva olika processer i samband med termisk analys.oxidation observeras inte. Restmassan påverkas dock inte av detta och är identisk vid de två mätningarna.
