Nero di Carbonio (Carbon Black)

La temperatura e l’atmosfera (gas di analisi) influenzano la perdita di peso risultante. 
Cambiando l’atmosfera da azoto ad aria durante l’analisi TGA, è possibile separare e quantificare additivi, come ad es. il nero di carbonio (carbon black), e la matrice polimerica.  
In Figura 1 è riporta l’analisi di un polietilene (PE) caricato con l’1.8% di carbon black. Il primo gradino indica la decomposizione del PE (picco DTG a 479°C). Commutando quindi l’atmosfera da inerte (azoto) a ossidate (aria sintetica), il nero di carbonio si ossida completamente generando anidride carbonica. 

Figura 1: Analisi TGA di PE caricato con carbon black

La superficie del nero di carbonio ne determinainfluenza la reattività, quindi la combustione (in atmosfera ossidativa). Maggiore la superficie, minore la dimensione delle particelle e minore sarà la temperatura di combustione o maggiore la rapidità di combustione ad una data temperatura (v. Figura 2). Grazie a questa reattività, in molti casi è possibile distinguere tra carbon black e carbonio pirolitico. Quindi l’analisi TGA può essere usata per determinare il contenuto di carbon black anche nei polimeri che generano residuo pirolitico. 

Figura 2: confronto tra 4 diversi campioni di carbon black (massa del campione: 1 mg ± 0.05 mg) misurati in crogioli di allumina ad una velocità di riscaldamento di 20K/min

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TGA