Carbon Black

Temperatur und Atmosphäre (Spülgas) beeinflussen die Ergebnisse der Massenänderung. Durch Änderung des Atmosphärenspülgases von Stickstoff auf synthetische Luft während der TG-Messung werden die Auftrennung und Quantifizierung von Additiven, z.B. Ruß, und des Bulk-Polymers realisiert. Abb. 1 zeigt Polyethylen (PE), gefüllt mit 1,8 % Ruß. Die erste Zersetzungsstufe (DTG-Peak bei 479 °C) bezieht sich auf die Zersetzung von PE. Nach dem Wechsel von Inertgas-Atmosphäre (Stickstoff) zu oxidierender Atmosphäre (synthetische Luft) verbrennt der zugesetzte Ruß vollständig zu Kohlenstoffdioxid.

 

Abb. 1: TG-Messung an mit Ruß gefülltem Polyethylen (PE)

Die Oberfläche des Rußes bestimmt das Brennverhalten (in Sauerstoffatmosphäre). Je größer die Oberfläche, desto kleiner die Partikelgrößen und umso niedriger ist die Verbrennungstemperatur bzw. umso schneller erfolgt die Verbrennung bei festgelegter Temperatur.

Aufgrund dieses Verbrennungsverhaltens ist es in vielen Fällen möglich, zwischen zugesetztem Ruß und pyrolytischen Kohlenstoff zu unterscheiden. Damit kann mit der TGA der Rußgehalt bestimmt werden - auch in Polymeren, die pyrolytischen Ruß bilden.

 

Abb. 2: Vergleich von 4 unterschiedlichen Rußproben (Gewicht 1 mg ± 0,05 mg) gemessen in Aluminium Tiegeln bei einer Heizrate von 20 K/min

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TGA