Füllstoffanalyse – z.B. Ruß- und Aschegehalt

Thermogravimetrie (TG oder thermogravimetrische Analyse, TGA) ist die gebräuchlichste Methode zur Bestimmung des Füllstoffgehalts, z.B. von Ruß, innerhalb eines Polymers wie beispielsweise Gummimaterial. Typ und Menge des Füllstoffes in einem Polymer beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Polymers.

Die Polymerprobe wird in einen Tiegel platziert, in das Ofeninnere der TG-Waage eingebracht und aufgeheizt. Die Prüfparameter wie Temperaturprogramm und Atmosphäre sind abhängig vom Füllstoff: Organische Füllstoffe können oxidiert werden; anorganische Füllstoffe können inert, nicht oxidierbar oder reaktiv sein. Bei einem anorganischen Füllstoff, z.B. Glasfaser, in einer Polymermatrix, wäre ein typisches Temperaturprogramm für eine TGA-Messung wie folgt: Zunächst Aufheizen unter Stickstoffatmosphäre auf 850°C zur Zersetzung der Polymermatrix und dann weiteres Erhitzen unter oxidierender Atmosphäre zur Verbrennung des pyrolytischen Rußes und eventuell weiterer verbleibender oxidierbarer Komponenten. Die Restmasse ist der anorganische Füllstoff - in diesem Fall die Glasfaser.

Bei organischen Füllstoffen kann eine Trennung von Füllstoff und Polymermatrix erreicht werden, wenn die beiden (organischen) Komponenten eine unterschiedliche Zersetzungstemperatur aufweisen. Darüber hinaus sollten die beiden Zersetzungsprozesse unabhängig voneinander ablaufen.

Die TGA liefert die Menge der Restmasse oder des Aschegehalts (z.B. in Prozent /% oder Masse /mg) oder mit anderen Worten, was von der ursprünglichen Menge des geprüften Materials übrig bleibt. Im Allgemeinen ist TGA geeignet, die Zusammensetzung eines Materials zu analysieren. Es gibt viele Möglichkeiten, TGA-Messungen durchzuführen.


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TGA