첨가제의 물성과 폴리머에 대한 영향

광안정제(UV Stabilizer)의 열 안정성: TGA에 의한 고찰

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TGA(Thermo-Gravimetric Analysis)는 화학 제품에 대한 일종의 열 안정성 시험 방법으로 폴리머의 높은 가공 공정 온도에 첨가제가 적합한지를 확인하기 위하여 휘발도(volatility)를 측정하는 시험 방법입니다.

2-3개의 첨가제 샘플을 특정한 조건*의 천평에 놓고 가온 하면서 샘플이 1, 5, 10, 20과 50% 중량을 잃어 버리는 평균 온도를 측정합니다.

*특정 조건의 예: 가온 조건은 10C/min, 충전 가스의 유속(flow rate)은 ~25ml/min(충전 가스를 질소로 쓰기도 합니다.)

[다른 방법으로 특정 온도(폴리머의 가공 온도, Isothermal TGA test)에 세팅하여 중량 손실을 측정하는 방법도 있습니다.]

일반적으로 중량 손실(휘발도)은 첨가제의 분자량과 직접적인 관계가 있으며 융점(melting point)과는 관계가 없습니다. 단 일부 예외적인 경우가 있는데 이는 첨가제의 분자가 서로 강력한 극력* (polar force)을 가질 때 일어 날 수 있습니다.

실제 사용 공정에서 첨가제가 폴리머에 용융 혼입되면 폴리머의 표면에 있는 첨가제만이 휘발되므로 일반적으로 T10(중량 10%가 손실 되는 온도)까지 가공 온도를 높여 사용할 수 있으며 꼭 필요한 경우 확인 후 T10 온도보다 50C 높은 가공 온도에서 문제 없이 사용하는 경우도 있습니다.

따라서 가공 온도가 높은 폴리머에 적합한 첨가제를 선정할 때 TGA data를 확인 후 선택하도록 합니다.

TGA 데이터
광안정제 분자량 융점© X% 중량 손실 온도 ©
10% 20%
Tin P 225 127 209 225
UV-9 228 62 209 225
UV-5411 323 103 247 264
UV-531 326 48 259 275
UV-3638* 369 310 371 402
UV-3346 1600+/- 110-130 340 370
등온 TGA 데이터(Isothermal TGA)
광 안정제 분자량 융점© 260C 에서 단위 시간 당 중량 손실
10분 20분
UV-5411 323 103 58 100
UV-531 326 48 35 95

 

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