ISO 11358-3:2021 プラスチック—ポリマーの熱重量分析(TG)—パート3:小沢フリードマンプロットを使用した活性化エネルギーの決定と反応速度の分析 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の開発に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令で説明されています。 1. 特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令の編集規則に従って作成されました。 2 ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

規格の自主的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .

この文書は、技術委員会 ISO/TC 61, プラスチック、小委員会 SC 5, 物理化学的特性によって作成されました。

この第 2 版は、技術的に改訂された第 1 版 (ISO 11358-3:2013) を取り消して置き換えるものです。

前作からの変更点は以下の通り。

  • 「変換」という用語は削除されました。
  • ISO 11358-2 への対応する参照が箇条 3 に追加されました。
  • 8.1 と 8.2 のガス雰囲気の詳細が明確になりました。

ISO 11358 シリーズのすべての部品のリストは、ISO Web サイトで見つけることができます。

序章

Ozawa-Friedman プロット (特定の質量損失における絶対温度の逆数に対する質量損失率の対数) は、熱分析の温度変化の任意のモードによって得られたデータに適用できる導関数です。たとえば、等温、一定の加熱速度、サンプル制御の熱分析、温度ジャンプ、温度スキャンの繰り返しなどです。

ポリマーの分解研究に速度制御熱重量分析法(CRTG)を用いる場合、CRTG で得られたデータの解析と等温熱重量分析法(iso−TG)と従来の線形加熱速度熱重量分析 (LHTG)、つまり一定の加熱速度を使用します。

1 スコープ

このドキュメントでは、Ozawa-Friedman プロットを使用して活性化エネルギーを決定するための分析方法を指定します。また、熱重量分析によって決定された反応速度論を検証するためのマスター プロットの作成も指定します。

2 参考文献

以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、テキスト内で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 11358-1, プラスチック — ポリマーの熱重量分析 (TG) — 1: 一般原則
  • ISO 11358-2, プラスチック — ポリマーの熱重量分析 (TG) — 2: 活性化エネルギーの決定

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 11358-1, ISO 11358-2, および以下に記載されている用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

一般化された時間

t_

どこ
EakJ/mol で表される活性化エネルギーです。
Rは気体定数で、8.314 J/(mol K) で表されます。
Tは絶対温度で、ケルビンで表されます。
t分単位で表される時間です。

3.2

一般化されたコンバージョン率

dC/dt発生

注記1変換度の定義については,ISO 11358-2を参照。

3.3

マスターカーブ

結果を評価し、反応動力学モデルを調査するために使用できるプロット

例:

コンバージョンと一般化された時間、コンバージョンと一般化されたコンバージョン率、一般化された時間と一般化されたコンバージョン率。

参考文献

[1]Ozawa T. 熱重量データを分析する新しい方法。 Bull.Chem.Soc. jpn 1965年、38ページ。 1881年
[2]Ozawa T. 熱解析における微分曲線の速度論的解析。 J.Therm.アナル。 1970年、2 pp. 301-324
[3]小澤 T フリードマンプロットの適用性。 J.Therm.アナル。 1986年、31 pp.547–551
[4]小澤 T レート制御熱重量分析。 J.Therm.アナル。カロリー。 2000, 59 pp. 375–384
[5]小澤 T 非等温動力学 (1) 単一の素過程。熱速亭。 2004年、31頁125~132頁
[6]Gotor FJ, Criado JM, Malek, Jiri, Koga, N. 固体反応の速度論的分析: 等温および非等温実験を分析するための普遍性プロット。 J.Phys. Chem. A. 2000, 104 pp. 10777-10782
[7]有井 T, 市原 S, 中川 H, 藤井 N. 速度制御熱重量分析によるポリエステルの熱分解の速度論的研究。サーモチム。アクタ。 1998, 319 pp. 139–149
[8]BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIM 「測定における不確かさの表現の手引き」。国際標準化機構、ジュネーブ、初版 1995 年。スイス。 ISBN 92-67-10188-9

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, 2 (see www.iso.org/directives ).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-chemical properties.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11358-3:2013), which has been technically revised.

The changes compared to the previous edition are as follows:

  • the term"conversion" has been deleted;
  • a corresponding reference to ISO 11358-2 has been added in Clause 3;
  • details of the gas atmosphere in 8.1 and 8.2 have been clarified.

A list of all parts in the ISO 11358 series can be found on the ISO website.

Introduction

The Ozawa-Friedman plot (logarithm of the rate of mass loss versus the reciprocal of absolute temperature at a given mass loss) is a derivative method that can be applied to data obtained by any mode of temperature change in thermal analysis; e.g. isothermal, constant heating rate, sample-controlled thermal analysis, temperature jump, and repeated temperature scanning.

If controlled rate thermogravimetry (CRTG) is used to study the decomposition of polymers, the Ozawa-Friedman method is typically applied to the analysis of data obtained by CRTG and also to that obtained by the combined use of isothermal thermogravimetry (iso−TG) with conventional linear heating rate thermogravimetry (LHTG), i.e. using a constant heating rate.

1 Scope

This document specifies an analysis method for determining the activation energy using the Ozawa-Friedman plot. It also specifies the preparation of master plots for verification of the reaction kinetics determined by thermogravimetry.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 11358-1, Plastics — Thermogravimetry (TG) of polymers — 1: General principles
  • ISO 11358-2, Plastics — Thermogravimetry (TG) of polymers — 2: Determination of activation energy

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11358-1, ISO 11358-2 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

generalized time

tgen

where
Eais the activation energy, expressed in kJ/mol;
Ris the gas constant, expressed as 8,314 J/(mol K);
Tis the absolute temperature, expressed in Kelvin;
tis time, expressed in minutes.

3.2

generalized rate of conversion

dC/dtgen

Note 1 to entry: For the definition of the degree of conversion, refer to ISO 11358-2.

3.3

master curve

plot that can be used to evaluate the results and investigate the reaction kinetics models

EXAMPLE:

Conversion versus the generalized time, conversion versus the generalized rate of conversion, generalized time versus the generalized rate of conversion.

Bibliography

[1]Ozawa T., A new method of analyzing thermogravimetric data. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1965, 38 p. 1881
[2]Ozawa T., Kinetic analysis of derivative curves in thermal analysis. J. Therm. Anal. 1970, 2 pp. 301–324
[3]Ozawa T., Applicability of Friedman plot. J. Therm. Anal. 1986, 31 pp. 547–551
[4]Ozawa T., Controlled rate thermogravimetry. J. Therm. Anal. Calorim. 2000, 59 pp. 375–384
[5]Ozawa T., Non-isothermal kinetics (1) Single elementary process. Netsu Sokutei. 2004, 31 pp. 125–132
[6]Gotor F.J., Criado J.M., Malek, Jiri, Koga, N., Kinetic analysis of Solid state reactions: The universality plots for analyzing isothermal and nonisothermal experiments. J. Phys. Chem. A. 2000, 104 pp. 10777–10782
[7]Arii T., Ichihara S., Nakagawa H., Fujii N., A kinetic study of the thermal decomposition of polyesters by controlled rate thermogravimetry. Thermochim. Acta. 1998, 319 pp. 139–149
[8]BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML. “Guide to the expression of uncertainty in measurement”. International Organization for Standardisation, Geneva, First edition 1995. Switzerland. ISBN 92‑67‑10188‑9