主题：【求助】注意！不同标准对失重量取值有大影响！9月热分析比对结果分析

热重技术

热重技术与常规的分析技术如红外光谱技术、质谱、色谱、拉曼光谱、X射线衍射等联用，可以同时得到在物质的性质发生发生变化的过程中产物的结构、成分、物相等的变化信息。通过这些信息，可以得到物质在一定的气氛和程序控制温度下所发生的各种变化的更深层次的一些信息，对于过程中的反应机理、动力学信息、测试结果取值有更深刻的认识。

近期，国高材分析测试中心联合20多家企业实验室开展了一次针对热失重测试实验室比对活动，针对热失重方法，我们发现不同的机构有不同的理解，造成失重值Z值偏大。

1. 有的机构认为是100减去残余质量

2. 有的机构是按照ISO 11358-1：2014根据起始分解温度A和终止分解温度B对应的质量换算

3. 有的是在终止分解温度后基线处随机取点取值

这说明各实验室间对失重量计算没有统一意见，本文通过热重联用技术中的TG-PYGC/MS来探究各种失重计算方法的实操性。

一、标准中计算失重值的方法

1.1  ISO 11358-1:2014失重取值
根据起始分解温度A和终止分解温度B对应的质量换算而来，根据本比对样品即m1=mA-mB=99.57%-15.07%=84.5%。





1.2  ASTM D6370-99(2019)失重取值
ASTM D6370-99(2019)将样品分成2大类，按照有无残碳给出了明确的温度范围归属到具体成分的失重量。



1.3 GB/T 14837.2-2014失重取值
GB/T 14837.2-2014是根据DTG的曲线上的峰个数确定组分的大致组成，通过该组分峰后的谷底视为降解完全的点，利用前后谷底的位置确定组分的含量。





二、试样主成分分析

采用热压成膜法测试样品的主成分，波数范围4000-600cm-1，图1是样品的红外光谱图，主要成分树脂部分是聚丙烯（PP）（2918 cm-1、2839 cm-1、1167 cm-1、973 cm-1、840 cm-1）, 填料主要是硫酸钡（638cm-1、610cm-1）和滑石粉（3676cm-1、1018cm-1）。PP材料在热裂解过程中是没有残碳。

图1 样品红外光谱图

三、热失重分析

图2是该样品是失重谱图，试验条件：试样用量：建议10~20mg；坩埚：氧化铝坩埚，敞口；试验气氛：氮气，流量50mL/min；温控程序：从30℃升温至750℃；升温速度：20℃/min。该谱图属于经典的单阶失重，在上下基线处均有微小失重。

图2 样品失重谱图

比对样品的TGA图30℃到起始分解温度前的微小失重主要来自水分或者微小添加剂的失重。台阶的失重主要来自PP的热裂解，分解终止后的基线大约有0.09%的失重，是由于设备气密性导致有残余氧气炭黑或者残碳的燃烧呢，还是只是设备本身测试的固有因素呢，还是该段失重是裂解还没完全呢？通过成分我们看到主要成分是聚丙烯（PP）,



，是线性结构，碳链高分子，无苯环和杂原子故没有残碳所以不存在残碳由于气密性燃烧失重的问题。

四、PYGC—MS的溢出气体分析（EGA）

测试条件，裂解炉温度40-600℃，升温速度采用跟TGA的升温速度20℃ /min。柱温箱接60cm空柱，恒温300℃。MS:29-600全扫描。裂解曲线跟TGA的一阶微分曲线一致，500℃还未裂解完全，但是550℃跟600℃均已经裂解完成，裂解的主要碎片主要是烯烃。PP的热裂解机理如图4所示，主要是先失去甲基，后形成不同的烯烃，丰度最高的烯烃是2,4-二甲基-1-庚烯。



                        图3 样品裂解曲线

图4 PP热裂解机理

五、总结

从以上实验和分析结果来看，针对此种单阶失重，建议在上下基线的中间位置也就是峰谷的位置取值比起单纯起始外推终止温度取值更严谨。

小伙伴们，你们是用什么方法对热失重量进行取值的呢？欢迎参与下方讨论哦~

国高材分析测试中心 发起了一个读者讨论大家觉得要如何进行失重量计算呢？

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