GEFTA - Gesellschaft für Thermische Analyse e. V.Strey, R. (1), Heldt, K. (2), Utschick, H.(2), Wiese, M. (2), Mäurer, A. (3)
(1) Institut für Chemie und Biochemie, Universität
Greifswald,
Soldtmannstr 23, D-17489 Greifswald
(2) TA Instruments GmbH, Max-Planck-Str. 11, D-63755 Alzenau
(3) Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung,
Giggenhauer Str. 35, 85354 Freising
Thermogravimetrische Methoden werden häufig zur Ermittlung kinetischer Parameter von Abbauprozessen herangezogen. Mit Hilfe der gewonnen Parameter können nicht nur Aussagen über den Verlauf der Zersetzungsreaktion selbst, sondern auch zur thermischen Stabilität der untersuchten Probe abgeleitet werden. Die Übertragung der ermittelten kinetischen Parameter auf andere Bedingungen stellt große Anforderungen an die Meßgenauigkeit und die kinetischen Modelle, welche der Auswertung zugrunde gelegt werden. Dies führt insbesondere dann zu Problemen, wenn der untersuchte Prozeß durch eine komplexe Kinetik charakterisiert ist, dessen Teilprozesse sich im Thermogramm nur unzureichend separieren lassen.
Dies ist der Fall bei der thermischen Zersetzung von Polyvinylchlorid (PVC). Dieser Prozeß wurde in der Literatur nur als zweistufig betrachtet, obwohl innerhalb der ersten Stufe zwei Teilreaktionen ablaufen, die Dehydrochlorierung sowie die nachfolgende Aromatenabspaltung. Eine Separation dieser beiden Prozesse kann auch mit sehr kleinen Aufheizgeschwindigkeiten nicht erreicht werden.
Eine Lösung dieses Problems bietet eine ereignisgesteuerte Aufheizung, wie die High Resolution Ô -TGA von TA Instruments, bei der die Aufheizgeschwindigkeit an die Geschwindigkeit des untersuchten Abbauprozesses angepaßt wird. Diese Arbeitsweise stellt infolge des nichtlinearen Heizprogrammes hohe Anforderungen an die Auswertung der Messungen. Entsprechende TG-Messungen zur thermischen Zersetzung von unterschiedlich additiviertem PVC zeigen jedoch, daß die einzelnen Zersetzungsstufen nicht nur voneinander getrennt, sondern auch kinetisch ausgewertet werden können. Die HCl-Abspaltung wurde dabei als autokatalytischer Prozeß angepaßt, was im Einklang mit zahlreichen Veröffentlichungen zu dieser Zersetzungsreaktion steht.
Die gefundenen kinetischen Aktivierungsparameter spiegeln den unterschiedlichen Grad der Additivierung wider.
Es konnte gezeigt werden, daß die ereignisgesteuerte Aufheizung
nicht nur den Zeitaufwand für die TG-Messung verringert, sondern auch
die Auswertung von komplexen Zersetzungsprozessen ermöglicht, die
mit linearen Heizprogrammen nur unzureichend untersucht werden können.
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