熱分析資料整理及分析

圖 2.10 塗料表面上與蠟相同成分的失重曲線[19]

圖2.11 顯示圖 2.10 在比較重量損失斜率的曲線[19]

表2.1 蠟熔體的特點和分解的特徵[19]

Sample Condition Tm-1(℃) Total

△Hm

Decomposition Onset-1 ℃

％Char

A Control, dry 87.7 75.7 172 38 B Suspect, dry 87.4 46.1 150 43

NOTE:T_m=melt temperature.

在塗料工業上揮發性有機化合物或水分含量不斷的要求加強，測 量水分或揮發性有機化合物含量（揮發性有機化合物）已變得日益重 要，二聚苯乙烯橡膠有關不揮發的內容如圖 2.12 所示，除了簡單的測 量揮發性的內容之外，這種技術是發展分解產品材料及比率的一種極 好的方法[19]。

熱穩定性—熱重分析廣泛使用在監測塗料的穩定性，圖 2.13 顯示 長期趨向下降的穩定性以乙烯酯樹脂為基礎的一個塗料優於以環氧樹 脂為基礎的一個同樣限制的塗料 [19]。

圖2.12 透過 TG 測量多苯乙烯無揮發性的(NV)[19]

圖2.13 乙烯基酯類樹脂的耐熱性[19]

一、 描述塗料的TGA 特性[18]

（一） 試體的製作

在塗料工業材料分析通常可以為固體或液體，固體和液體都不需 要特別的準備；他們只需要適合在這個裡面，像DSC 一樣，試體大小 限制在5 到 10 毫克之間，大樣本（> 10 毫克）受熱可能不均勻，外部 層加熱可能比中心更快速。對固體來說，這個樣品的外形對試驗結果 非常重要，如果比表面積大的，例如粉末或高度分離的固體，那麼大 量的鎂高達40 毫克可能降低靈敏度的測量變的無顯著。選擇一個液體 試體需要相當數量的固體材料，舉例來說，使用10 毫克的液體至少含 有50％的固體。在樣品考慮之外，無論鋁和鉑金屬在一個典型的 TGA 都知道分解過程中被用來可以偶爾催化部分的一些材料。

（二） 淨化氣體

像DSC 一樣，淨化氣體的選擇取決於目的，高純度乾燥氮氣（99.99

％）是最常使用的，它提供低成本及合理的熱傳導的好處。另一常用 的氣體氬氣，提高傳熱並且可能會改善解決的分析，但是成本會增加。

在一些實例裡，可能想要控制淨化氣體的濕度。在一個簡單、低成本 的方法，在儀器裡包含淨化氣體透過 DI、管及連續流出氣泡。使用此 方法相對濕度值可達到80％，淨化率要求隨儀器變化而改變。

（三） 溫度範圍和升溫速率

在大多數成分分析裡，實驗溫度是室溫到 600 ℃之間，因為這個 溫度範圍最適合塗層系統，聚合物（塗料粘合劑）通常會在250 或 350℃

之間開始分解，並經過 450 ℃。在當連續液體開始收集數據之前，此 儀器的準備時間需要非常密切注意。在非常易揮發的材料裡，在實驗 過程中收集第一資料點之前可能失去多達 10%易揮發的材料，解釋這 種情況的困難應該是顯而易見的。

在選擇升溫速率最重要的考慮為實驗樣本的傳熱和穩定性，對於 日常的分析，10℃/min 的非等溫斜率再試驗時間和決定之間提供了一 個令人滿意的妥協，記住在樣品內高的升溫速率可能導致熱落後，反 之將擴大過渡地區，在某些情況下，樣本呈現兩個或兩個以上的重量 損失期，他們有一起運行在更高的升溫速率的傾向，較慢的升溫速率 通常被使用於需要改進的決定及實驗時間不是一個關注的問題，選擇 最具代表性的最終用途實驗溫度時等溫溫度是必要的要求。儀器供應 商提供“高的或改進的決定''能力、技術與一個等溫實驗的好處，實質 上，結合一個溫度上升實驗優良的技術，製造商建議實驗部份確定氣 體流速是相同的，分析同樣樣本時在氣流上以微小變化（少於 5 mL/min）可能導致在失重曲線或失重衍生物曲線產生劇烈的變動，實

際上，在淨化氣體流速上一個材料看起來可能有兩種簡單的區別，這 些區別發生原因是因為退化機制對溫度是敏感的並且再接近樣本下方 的等溫情況可能增強，所有這些防備措施用於強調一個重要事實：當 執行這些實驗的實驗者必須有分解化學的能力，否則，他就有可能曲 解分解過程所獲得的結果。

（四） 數據收集

根據實驗的目的每攝氏度增量設法在二到八個資料點之間平均。

在決定為了得到上較低的加熱速率比較高的升溫速率要求更高的搜集 資料率，在一些商業儀器操作上，實驗的程序在搜集資料率各種步驟 可以由低到高不同的實驗性做法。注意高數據採集率在緩慢的升溫速 率可能產生大量的數據資料，產生在資料的決定上一點或沒有改善。