카본블랙

온도와 분위기는 중량 변화 결과에 영향을 끼칩니다. TGA 측정 때 질소에서 공기로 분위기를 변경함으로써 첨가물의 분리 및 정량화(예: 카본블랙, 벌크 폴리머)가 가능해집니다. 그림 1은 1.8% 카본 블랙으로 채워진 폴리에틸렌(PE)을 보여줍니다. 첫 번째 분해 단계(DTG peak at 479°C)는 PE의 분해를 나타냅니다. 불활성 가스 분위기(질소)에서 산화 분위기(공기)로 전환한 후 첨가된 카본블랙은 완전히 이산화탄소로 연소됩니다. 

그림 1:카본블랙으로 채워진 PE의 TGA 측정

카본블랙의면은 (산소 분위기에서) 연소 작용을 결정합니다. 표면적이 클수록 입자 크기가 작아지고, 정해진 온도에서 연소 온도가 낮아지거나 연소 속도가 빨라집니다(그림 2 참조). 
 
이러한 연소 작용을 통해 첨가된 카본블랙과 열분해탄소를 구별할 수 있는 경우가 많습니다. 따라서 TGA는 열분해 그을음을 형성하는 폴리머에서도 카본블랙 함량을 알아내는 데 사용될 수 있습니다. 

그림 2: 20K/min의 가열 속도에서 알루미나 도가니로 측정된 4가지 카본블랙 표본들(샘플 중량 1mg ± 0.05mg)의 비교

관련 측정 장비

TGA