Characterisation of polymer masterbatches by modern thermal methods of analysis

Abstract

Thermoplastic masterbatches are a complex blend of the base thermoplastic resin, a pigment and a range of additive materials. End use applications of masterbatches include agricultural film, packaging film, injection moulding of small and large bottles, boxes and crates and extrusion of pipe and sheet.

Thermal analysis is a very useful tool for the characterisation of the physical properties of both masterbatches and finished product. This report will show the use of differential scanning calorimetry (DSC) to identify the melt profiles of masterbatches and to determine oxidative stability. Thermogravimetric analysis (TG) is very useful for the determination of the composition of masterbatches, for the study of batch to batch variability and for a comparison of a material with competitive products.

The use of High Resolution TGA (Hi-Res TGA) will be shown to give greater resolution between overlapping weight loss steps leading to better quantification of components within the masterbatch when compared to conventional TG.

Zusammenfassung

Thermoplastische Grundmischungen sind eine komplexe Mischung der thermoplastischen Harzbasis, eines Pigmentes und einer Reihe von Additiven. Zu den Anwendungsmöglichkeiten von Grundmischungen gehören Agrofolie, Verpackungsfolie, Spritzgußteile von kleinen und großen Flaschen, Kartons und Kisten sowie das Strangpressen von Rohren und Platten.

Thermoanalyse ist ein sehr nutzvolles Mittel bei der Beschreibung der physikalischen Eigenschaften von sowohl grundmischungen als auch Endprodukte. Vorliegende Arbeit zeigt den Einsatz von DSC zur Bestimmung des Schmelzprofiles von Grundmischungen und der Oxidationsbeständigkeit. TGA eignet sich gut zur Bestimmung der Zusammensetzung von Grundmischungen, zur Untersuchung der Unterschiede von Ansatz zu Ansatz und zum Vergleich eines Materiales mit Wettbewerbsprodukten.

Der Einsatz hochauflösender TG liefert eine bessere Auflösung überlappender Masseverluststufen, was im Vergleich zu herkömmlicher TG eine bessere Quantifizierung der Komponenten innerhalb der Grundmischung ermöglicht.