カーボンブラック

TG測定では、温度や雰囲気 (パージガス) が結果に影響します。TG 測定時に雰囲気を窒素から空気に変えると、カーボンブラックなどの添加剤とバルクポリマーの分離/定量ができるようになります。図 1 は 1.8% のカーボンブラックを充填したポリエチレン (PE) の TG 測定グラフです。479℃の DTG ピーク は PE の分解を示します。雰囲気を不活性の窒素から酸化性の合成空気に切り替えた後では、充填剤のカーボンブラックが完全燃焼して二酸化炭素になっています。 

図 1: カーボンブラックを充填した PE の TG 測定図 1: カーボンブラックを充填した PE の TG 測定

酸素雰囲気下ではカーボンブラック表面の状態によって燃焼挙動が決定されます。特定の温度では表面積が大きほど、粒径が小さくなるほど、燃焼開始温度が低くなり、燃焼速度が上がります(図 2 参照)。燃焼挙動にこのような特徴があるため、多くの場合では添加剤のカーボンブラックと熱分解性カーボンとを区別することが可能で、TG を用いてカーボンブラック含有量を測定できます。 

図 2: アルミナ容器に入れた 4 種類のカーボンブラック試料 (試料質量 1mg ±0.05mg) を昇温速度 20K/min で加熱した比較測定図 2: アルミナ容器に入れた 4 種類のカーボンブラック試料 (試料質量 1mg ±0.05mg) を昇温速度 20K/min で加熱した比較測定

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