유기재료의 열적특성 분석(TGA,DSC)

소개글

재료공학실험리포트입니다.

목차

1. 실험소개 및 실험목적
2. 배경이론
2.1 TGA
2.1.1 TGA의 개요
2.1.2 Thermal stability
2.1.3 기기의 구성
2.1.4 TGA의 응용

2.2 DSC
2.2.1 DSC의 개요
2.2.2 DSC의 응용

3. 실험장치 및 방법
3.1 TGA 실험절차 및 유의사항
3.2 DSC 실험절차 및 유의사항

4. 실험결과 및 분석
4.1 TGA curve
4.2 DSC curve

5.고찰 및 토의
TG curve로부터 반응속도 구하는 방법
TGA에 영향을 주는 인자들
DSC curve에서 유리전이 현상에 영향을 주는 요소
DTA란 무엇인가?

6.결론

본문내용

일반적으로 물질은 온도가 변화함에 따라 물리적, 화학적 변화를 일으키며, 대부분의 물리적/화학적 변화를 일으키는 물질은 각각 열을 흡수하거나 방출한다. 열 분석이란 이러한 물질의 열 출입을 관찰하여 물질의 온도 변화에 따른 무게, 열 흐름, 기계적 성질 등의 수반되는 변화를 측정하는 기술이다. 이러한 열 분석의 방법에는 크게 3가지가 있는데, TGA(ThermoGravimetric Analysis), DTA(Differential Thermal Analysis), DSC(Differential Scanning Calorimetry)가 있다. 이번 실험에서는 이 중 TGA와 DSC에 대하여 기기를 이용하여 대상 시료를 실험하고 데이터 분석을 통해 기기 사용법과 분석법을 이해하는 것을 그 목적으로 한다. 나아가서 TG curve와 DSC curve를 통해 대상 시료의 열적 특성을 분석하도록 한다. ...



5. 고찰 및 토의
# TG curve로부터 반응속도 구하는 방법
TGA로 Thermal stability뿐만 아니라 반응속도를 알 수도 있다. TG curve로부터 반응속도를 구하기 위해서는 다음과 같은 속도식을 사용한다.
여기에서 x는 반응을 하는 시료의 무게, n은 반응차수, k는 비율속도함수이다. 이 식은 고체의 열분해속도를 아주 잘 나타내고 있다. 비율 속도함수 k를 온도함수로 나타내면 다음과 같다.
여기에서 A는 상수이고 E는 활성화에너지(activation energy)이며 R은 기체상수이다. 이 식은 대체로 좁은 온도범위에서만 성립된다. 무게감량 w에 대한 반응 물질 x를 수식으로 나타내면,
여기에서 m0는 시료의 처음 양이고 w∞는 최고 무게감량이다. 이 식의 왼쪽을 m0으로부터 x까지 적분하고 오른쪽은 0으로부터 w∞까지 적분하고, 각각을 처음의 속도식에 대입하면 다음과 같은 식이 얻어진다.
이 식으로부터 반응차수값(n)과 활성화에너지값(E)을 계산할 수 있다.
# TGA에 영향을 주는 인자들
TGA에 영향을 주는 인자들은 1)가열속도 2)반응열 3)전기로의 분위기 4)시료 용기의 특성 5)시료의 물리적 특성등이 있다.
① 가열속도 : 어떤 가열 과정에서 언제나 시료와 오븐 사이에 온도차가 있다. 이 thermal lag는 대량 시료가 가열되는 속도에 비례한다. 결과적으로 시료의 질량 변화가 Tio에서 언제나 일어난다면 시료 외부에서...

참고 자료

-네이버 백과사전
-http://blog.naver.com/wowdm `시차주사열량계(DSC)`
-http://blog.naver.com/nanomate `열분석-DTA와 DSC의 응용‘
-http://blog.naver.com/nanomate `열분석-TGA`