Pourquoi soumettre les plastiques à des tests thermogravimétriques ?

L’analyse thermogravimétrique (ou TGA, de l’anglais “Thermogravimetric Analysis”) peut fournir une quantité d’informations sur la façon dont les matériaux réagissent à la chaleur. Il s’agit d’une technique d’analyse thermique, ce qui signifie que son objectif est d’examiner les matériaux et de mettre en évidence les changements qui se produisent en réponse aux variations de température, notamment les pertes de poids. Comprendre ces réactions permet d’en apprendre davantage sur les caractéristiques et les comportements d’un matériau, comme la température à laquelle se produit sa décomposition thermique ou encore les réactions solide-gaz éventuelles.

Plus les propriétés d’un matériau sont comprises, plus il est possible de déduire son application optimale. Ces informations sont capitales pour les industries qui requièrent des matériaux precis possédant certaines caractéristiques. Les test thermogravimétriques sont surtout utilisés pour mettre au jour ce qui arrive à un échantillon lorsqu’il est chauffé, mais ils peuvent aussi jouer un rôle de contrôle, car ils permettent de réguler la qualité des matériaux en fournissant des informations sur les effets relatifs à la chaleur. Ils permettent donc de s’assurer qu’un matériau pourra fonctionner comme prévu dans certaines conditions. 

L’un des matériaux qu’il est intéressant d’examiner avec la TGA est le plastique. Lisez la suite pour découvrir comment les tests thermogravimétriques fonctionnent, et peuvent être utilisés pour mettre au jour les propriétés des plastiques.

Comment fonctionnent les tests thermogravimétriques sur les plastiques ?

Pour effectuer un test thermogravimétrique sur des plastiques, on chauffe un petit échantillon de matériau plastique, tout en mesurant les changement de masse au fur et à mesure de l’élévation de la température. Cette technique permet de recueillir des informations précieuses sur la stabilité thermique et la composition des plastiques, notamment la présence de charges, de plastifiants et d’autres additifs. Les données obtenues via ces test permettent de prévoir le comportement du matériau dans diverses conditions environnementales, telles que l’exposition à la chaleur, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une résistance thermique élevée.

Le principe de base de la TGA est en fin de compte relativement simple. Alors que la température de l’échantillon de plastique augmente, les différents composants commencent à se décomposer ou à se volatiliser, ce qui conduit à une baisse mesurable de la masse de l’échantillon. Les paramètres tels que le taux de chauffage, l’atmosphère (inerte ou oxydante), et la taille de l’échantillon peuvent être changés pour simuler différentes conditions. Ils peuvent aussi être utilisés pour cibler des mécanismes spécifiques de décomposition. 

Principales applications de la thermogravimétrie pour les plastiques

• Stabilité thermique : Les tests de TGA indiquent très clairement à quelles plages de températures un matériau plastique reste stable, et sont de ce fait des outils précieux pour déterminer les températures d’utilisation et les seuils de défaillance.
• Analyse de la composition : En analysant les pertes de masse à des intervalles de température spécifiques, il est possible de déduire la composition des plastiques étudiés, notamment la présence de charges, de renforts et de plastifiants.
• Cinétique de décomposition : Les tests TGA permettent d’étudier les mécanismes de la cinétique de décomposition, un élément essentiel pour comprendre comment les plastiques se dégradent sous stress thermique.
• Teneur en humidité et en volatils : La TGA est un outil idéal pour mesurer la teneur en humidité et en volatils des plastiques. Ces éléments peuvent largement influencer leurs propriétés mécaniques et leur comportement lors du traitement.

Interprétation des courbes obtenues par TGA

A l’issue d’un test thermogravimétrique, on obtient un thermogramme – un graphique représentant la perte de masse (ou le taux de perte de masse) selon la température ou le temps. Sur un thermogramme, on peut principalement observer :

• Le début de la dégradation : La température à laquelle on observe pour la première fois une perte de poids significative, qui indique le seul de stabilité thermique. 
• Les événements majeurs de perte de masse : Les pics ou les sections abruptes de la courbe qui illustrent la décomposition des principales chaînes de polymères. Ces changements peuvent aussi indiquer l’évaporation des composants principaux. 
• Le résidu : Le pourcentage final de la masse restant à la fin du test, qui est souvent indicatif de charges ou de résidus non volatils. 

Bonnes pratiques pour les tests TGA des plastiques

• Préparation de l’échantillon : Un échantillon uniforme mais représentatif du matériau plastique étudié est capital pour une analyse TGA précise. 
• Contrôle de l’atmosphère : Les tests thermogravimétriques doivent être conduits dans des conditions atmosphériques appropriées (inertes ou oxydantes) pour reproduire l’environnement de l’application pour laquelle le plastique est prévu. 
• Taux de chauffage : Le taux de chauffage doit être choisi selon l’objectif de l’analyse. Une vitesse de chauffage plus lente peut permettre une meilleure compréhension des mécanismes de décomposition, là où une vitesse plus élevée peut être utile pour des applications en contrôle de la qualité. 

Le xrTGA 1100 – un outil de test thermogravimétrique 

XRF Scientific a pour mission d’aider les chercheurs et professionnels de différents secteurs à se procurer les outils et techniques d’analyse les plus innovants. Notre but est de faire avancer la recherche en science des matériaux, via une offre toujours plus poussée d’équipement de pointe pour la thermogravimétrie. 

Avec le xrTGA 1100, nous proposons une solution robuste, conçue pour des mesures thermogravimétrique précises et fiables, pour pousser toujours plus loin l’innovation. Cet outil fonctionne à des températures allant jusqu’à 1100°C, et son carrousel peut contenir jusqu’à trente échantillons de matériaux, garantissant efficacité pour tous vos tests.

La thermogravimétrie peut vous renseigner sur vos plastiques

Comprendre comment les plastiques réagissent à différentes plages de chaleur permet d’obtenir une foule d’informations sur les applications qui tireront le plus avantage de leurs caractéristiques. Il est non seulement possible d’en apprendre plus sur la formation de ces matériaux, mais aussi sur leurs réactions à la chaleur au fil du temps. De nombreux plastiques changent ou fondent à des températures inférieures à 200°C. Les tests thermogravimétriques peuvent mettre en lumière le moment où ces matériaux commencent une transition de phase. 

L’analyse thermogravimétrique représente une opportunité en or de mettre en lumière les propriétés d’un matériau avec précision. Si vous souhaitez en savoir plus sur la TGA, XRF Scientific vous invite à consulter notre guide pour débuter en analyse thermogravimétrique. Dans cet article, nous explorons les principes fondamentaux de l’analyse thermogravimétrique, notamment le fonctionnement de ces outils, et les domaines d’applications de la TGA. Nous nous plongeons également dans l’importance de la TGA par rapport aux normes ISO 11358.

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