비등온 TGA에 의한 개질NR고무복합재료의 열분해 Kinetics에 관한 해석

오정석; 이준만; 안원술; Jeong Seok Oh; Joon-Mann Lee; WonSool Ahn

Polymer(Korea), Vol.33, No.5, 435-440, September, 2009

Export Citation

비등온 TGA에 의한 개질NR고무복합재료의 열분해 Kinetics에 관한 해석

Non-isothermal TGA Analysis on Thermal Degradation Kinetics of Modified-NR Rubber Composites

오정석, 이준만¹, 안원술 ^{1, †}

현대기아연구개발본부 고분자재료연구팀
¹계명대학교 화학공학과

Jeong Seok Oh, Joon-Mann Lee¹, and WonSool Ahn^{1, †}

Polymeric Materials Research Team, Hyundai-Kia R&D Center, Korea
¹Department of Chemical Engineering, Keimyung University, Daegu 704-701, Korea

E-mail:

초록

가황제/가황촉진제의 비율이 서로 다른 CR(chloroprene)로 개질된 NR(natural rubber)고무복합재료에 대한 비등온 TGA 열분해곡선으로부터 Kissinger 및 Flynn-Wall-Ozawa의 해석방법을 적용하여 분해활성화 에너지를 구하였다. 각 샘플에 대해 Kissinger의 해석방법을 적용한 결과 매우 양호한 직선성을 보였으며 기울기로부터 얻은 활성화 에너지 값은 모든 샘플에 대해 147.0±2.0 kJ/mol로 거의 일정하였다. Flynn-Wall-Ozawa의 해석방법을 적용하여 전화율 0.05∼0.40 범위에서 계산된 분해활성화 에너지 값은 전화율의 변화에 따라 계속 변화하였고 전화율이 증가함에 따라 그 값도 증가하는 현상을 보여 주었으며, 평균활성화 에너지 값은 211.6±19.0 kJ/mol 이었다. 두가지 해석 방법의 비교 연구로부터, 샘플들의 전체 분해반응은 반응메카니즘이 서로 다른 여러 단계의 다중 반응으로 이루어 있는 것으로 생각할 수 있었다.

Thermal degradation behavior of CR(chloroprene)-modified NR(natural rubber) compounds, having different sulfur/accelerator compositions, was studied by non-isothermal TGA method. Data were analyzed using both Kissinger and Flynn-Wall-Ozawa analysis to assess the activation energies. Activation energy obtained from Kissinger analysis was 147.0±2.0 kJ/mol for all samples, showing little effect of sulfur/accelerator composition changes in the samples. On the other hand, activation energy from Flynn-Wall-Ozawa analysis exhibited much variations with conversion, showing average value of 211.6±19.0 kJ/mol. From the results, it was considered that whole thermal degradation processes of the samples were composed of complex multiple step processes, of which reaction mechanisms were different from each other.

Keywords:TGA;NR;kinetics;Kissinger;Flynn-Wall-Ozawa

[References]

Ding R, Leonov AI, J. Appl. Polym. Sci., 61(3), 455 (1996)
Vyazovkin S, Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Brown ME, Gallagher PK, Editors, Elsevier, N.Y., Vol 5, p 503 (2008)
Sircar AK, Thermal Characterization of Polymer Materials, Turi EA, Editor, Academic Press, N.Y., Vol 1, p 887 (1997)
Ngolemasango EF, Bennett M, Clarke J, J. Appl. Polym. Sci., 102(4), 3732 (2006)
Clough RL, Gillen KT, Polym. Degrad. Stabil., 38, 47 (1992)
Kissinger HE, Anal. Chem., 29, 1702 (1957)
Ozawa T, Bull. Chem. Soc. Japan, 38, 1881 (1965)
Flynn JH, Wall LA, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Lett., 4, 323 (1966)
Min BK, Park DR, Ahn W, Korean J. Chem. Eng., to be published., 47 (2009)
Lee JY, Choi HK, Shim MJ, Kim SW, Korean J. Mater. Res., 7, 229 (1997)
Otero M, Calvo LF, Gil MV, Garcia AI, Moran A, Bioresource Technol., 99, 6311 (2008)
Doyle CD, J. Appl. Polym. Sci., 6, 639 (1962)

[Referenced By]

[Related Articles]

[1] Ding R, Leonov AI, J. Appl. Polym. Sci., 61(3), 455 (1996)

[2] Vyazovkin S, Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Brown ME, Gallagher PK, Editors, Elsevier, N.Y., Vol 5, p 503 (2008)

[3] Sircar AK, Thermal Characterization of Polymer Materials, Turi EA, Editor, Academic Press, N.Y., Vol 1, p 887 (1997)

[4] Ngolemasango EF, Bennett M, Clarke J, J. Appl. Polym. Sci., 102(4), 3732 (2006)

[5] Clough RL, Gillen KT, Polym. Degrad. Stabil., 38, 47 (1992)

[6] Kissinger HE, Anal. Chem., 29, 1702 (1957)

[7] Ozawa T, Bull. Chem. Soc. Japan, 38, 1881 (1965)

[8] Flynn JH, Wall LA, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Lett., 4, 323 (1966)

[9] Min BK, Park DR, Ahn W, Korean J. Chem. Eng., to be published., 47 (2009)

[10] Lee JY, Choi HK, Shim MJ, Kim SW, Korean J. Mater. Res., 7, 229 (1997)

[11] Otero M, Calvo LF, Gil MV, Garcia AI, Moran A, Bioresource Technol., 99, 6311 (2008)

[12] Doyle CD, J. Appl. Polym. Sci., 6, 639 (1962)