Начать продавать на Deal.by Нет отзывов, добавить
+375 (17) 511-15-72
Минский район, 223053, ул. 40 лет Победы, 23А, комн. 217, д. Боровляны, Беларусь
ООО "Спектротех" - аналитическое и лабораторное оборудование

Анализ полимеров термоаналитическим методом

Анализ полимеров термоаналитическим методом

Наши аналитические инструменты служат для определения характеристических тепловых эффектов и других свойств материала, например, плавление и кристаллизация термопластиков, стеклование, термостойкость и состав смесей резин, характер отверждения термореактивных пластиков и коэффициент эластичности различных анизотропных композитов.

Наиболее подходящим для анализа полимеров термоаналитическим методом является ДСК, с его помощью можно определить как тепловые эффекты, так и производные величины такие, как температура плавления, кристаллизации и сшивки, удельная теплоемкость, параметры процессов окисления.

ТГ позволяет получить информацию о составе и термической стабильности смесей полимеров. Дополнительно может быть произведен анализ выделяющихся газов на Фурье-ИК или масс-спектрометре.

Дилатометрия и ТМА позволяют получить коэффициент линейного термического расширения. При помощи ДМА можно также найти значения коэффициента эластичности и информацию о вязкоэластичном состоянии полимеров, старении, деформации и релаксации.

При помощи ДЭА можно оценить поведение реакционноспособных полимеров при вулканизации, в том числе непосредственно при переработке.

ЛФА позволяет измерить температуропроводность термопластических расплавов и определить теплопроводность. Теплопроводность полимерных изолирующих пен может быть измерена при помощи измерителя теплового потока (HFM).

  DSC Photo-
DSC
Pressure-
DSC
TG/
STA
DIL TMA DMA DEA LFA HFM/
GHP

Термопласты

+

+/- - + + + + - + -

Термопластические эластомеры

+ +/- - + + + + - + -

Эластомеры / каучуки

+ +/- - + + + + +/- + +/-

Термореактивные материалы

+ + + + + + + + + +/-

Краски / Покрытия

+ +/- + + - + + + +/- -

Клеи

+ - + + +/- + + + +/- -

Пены

+ - - + + + + - - +

Композиты

+ - - + + + + + + -

Примечание:

  • + идеально подходит к использованию
  • +/- возможно использование с некоторыми усилиями
  • - использование невозможно, не практично

 

Области применения полимеров
Термореактивные смолы, Краски и Клеи

Ряд распространенных вопросов, с которыми вы можете столкнуться работая с Термореактивными смолами, Красками и Клеями (Адгезивами):

  • На сколько высока степень отверждения системы краски?
  • Можно ли еще сокращать время термореактивного литья при увеличении температуры?
  • В какой степени армирование композита  стекловолокном воздействует на коэффициент термического расширения, зависящий от направления?
  • На сколько высока теплопроводность электронных  деталей?
 
Эластомеры и Резины

Ряд распространенных вопросов, с которыми вы можете столкнуться работая с Эластомерами и Резинами:

  • Из каких именно компонентов состоит резиновое уплотнение?
  • Каково изменение термической стабильности резиновой смеси при воздействии различных атмосфер?
  • Какие газы выделяются при обработке эластомера?
  • Как изменяются вязко-упругие свойства демпферного элемента в условиях нагрузки высокой частоты?
 
Термопластики и Термопластичные Эластомеры

Ряд распространенных вопросов, с которыми вы можете столкнуться работая с Термопластиками и Термопластичными Эластомерами:

  • Соответствуют ли заявленные свойства гранул заявленным?
  • Загрязняется ли перерабатываемым материалом образец термопластика?
  • Какова степень кристалличности литья из  полукристалличного термопластика?
  • Где происходит стеклование мягкого компонента термопластичного эластомера?
Примеры использования 
 Полимеры — Полиэтилен (ПЭ)

Терефталат полиэтилена (PET)- квазикристаллический термопластичный полимер со сравнительно низкой скоростью кристаллизации. По данным дифференциально-сканирующей калориметрии степень аморфности (Tg 75°C-85°C) и кристалличности (перекристаллизация - 146°C, плавление- 242°C) меняются. Образцы были охлаждены из расплава в  DSC 204 F1 Phoenix® с системой механического охлаждения intracooler с разными скоростями охлаждения. 

 

Полимеры

Возможность определения теплоемкости для разных материалов является важной задачей для ДСК. Для образца полистирола с низкой молекулярной массой определена теплоемкость с погрешностью < 2% относительно стандартного образца 705а (согласно NIST), скорость нагрева 10К/мин. 

Этилен-пропилен-диеновые резиновые композиты

Были исследованы термические свойства резинового композита в области –125°C и 160°C при скорости нагрева 10 K/min. Был зарегистрирован переход стеклования при –52.5°C и последующее плавление после перехода стеклования (температура максимума эффекта плавления 31.4°C), что характерно для полимеров. Эндотермические эффекты (при 98.6°C и 110°C) соответствуют испарению наполнителя. Представленные экспериментальные данные в выделенном окне показывают высокую чувствительность калориметра DSC 214 Polyma, способного зарегистрировать даже такие маленькие тепловые эффекты (0.43 Дж/г).

 

 Полиэтилен (ПЭ)

Многие полимерные материалы, такие как высокомолекулярный ПЭ (HDPE), главным образом используются для изготовления упаковочных материалов и пленок. Для определения температур плавления, как правило, используют ДСК. Однако калориметр DSC 214 Polyma обладает большими возможностями при исследовании полимерных материалов. Благодаря тонкому регулированию в области низких температур и высокой чувствительности ДСК-сенсоров возможно получение комплексных характеристик переходов стеклования (при –119.9°C). Этот слабый эффект на ДСК-кривой приведен в выделенном окне.

 

Полиамид (PA) - Разложение

С помощью c-DTA® можно определить следующее: расчетный DTA сигнал, эндотермический и экзотермический эффекты. На графике показано разложение образца полиамида в атмосфере азота, которое происходит в 2 две стадии. С помощью c-DTA® по пику плавления при 226°C образец определили как PA6 (TG 209 F1 Libra). При обработке этого материала необходимо учитывать, что потеря массы начинается уже во время плавления; вероятно, происходит удаление технологических  добавок.

 Измерения упругости полимерной пленки

Исследованы эффекты ориентации, условия сжатия и растяжения под изменяемой нагрузкой для полимерной пленки толщиной 40 мкм (поликарбонат). Результаты измерений значительно отличаются в зависимости от прикладываемого усилия. При низкой нагрузке (5 мН), пленка сокращается при более высоких температурах, однако при большем усилии (50 мН) наблюдается расширение. (измерение с TMA 402 F1/F3 Hyperion®).

УФ отверждение

Рассмотрим адгезив на основе эпоксидной смолы, катионная полимеризация которой инициируется светом (УФ). На УФ-отверждение адгезива влияет выбор температуры. Например, при наибольшей температуре  (70°С) проявляется, как более высокая реактивность системы смолы (ускоренное затвердевание), так и более высокое значение теплоты реакции (390 Дж/г), при одинаковом времени выдержки – 60 с. (см. красные кривые сплошная – ДСК, пунктир – температура). Можно сделать вывод, что при работе с системами смол двойного отверждения (Photo-DSC 204 F1 Phoenix®).

 Стоматологические Композиты — Механическая Устойчивость

Свето-отверждаемые композиты применяются в качестве пломбировочных (пломб) и облицовочных материалов в стоматологии.  В основном эти материалы состоят из систем метакрилатов, например, бис-гликоль-метакрилата (бис-ГМА) или уретан диметакрилата (УДМА).  Дополнительные мономеры применяются в качестве разбавителя или для обеспечения необходимой схватывающей способности смолы. Содержание до 80 весовых процентов неорганических наполнителей улучшает механические свойства и снижает усадку во время схватывания. (Photo-DSC 204 F1 Phoenix®).

Вязкоупругие свойства политетрафторэтилен PTFE

Комбинация 3-точечного изгиба с модулированной нагрузкой позволяет определить вязкоупругие свойства образца фторопласта. Образец PTFE измерен в диапазоне температур между -150°C и 150°C под модулированной нагрузкой (прямоугольная форма импульсов модуляции), фиксированной нагрузке 0,2 Н и трех различных динамических нагрузок. Модуль E´ может быть рассчитан как функция от температуры на основании данных расширения и изменения размеров.
Три типичных трансформации образца PTFE ясно наблюдаются в пределах ниже -100°C (ß-переход), между 0°C и 50°C (переход кристалл – кондис - кристалл) и выше 100°C (переход стеклования) (измерение с TMA 402 F1/F3 Hyperion®).

Поликарбонат — Температуропроводность и теплопроводность

Поликарбонат является весьма популярным полимерным материалом, из которого, помимо прочего, часто изготавливают корпусы различных электроинструментов. Для оптимизации этапов формовки изделий и повышения производительности проводят моделирование методом конечных элементов, для чего, в свою очередь, необходимо знать теплофизические свойства материала. Использование специальной ячейки для расплавов в приборе LFA 457 MicroFlash® проводить определение температуропроводности не только твердых веществ, но, например, и полимеров выше температуры стеклования (> 140°C). Зная удельную теплоемкость (измеренную методом ДСК) и плотность вещества, можно рассчитать теплопроводность. Слабое повышение теплопроводности с ростом тепературы характерно для полностью аморфных материалов. Более того, температуру стеклования можно определить по соответствующим эффектам на кривых температурной зависимости удельной теплоемкости и температуропроводности. На кривых теплопроводности переходы второго рода не проявляются.

Отверждение эпоксидной смолы

Анализ и оптимизация процесса отверждения эпоксидных смол могут быть легко проведены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. На рис. показано измерение стекловолокна с эпоксидной смолой в качестве наполнителя, проведенное на калориметре DSC 200 F3 Maia®. Из экспериментальных данных определен двухстадийный процесс сшивки полимера практически сразу после перехода стеклования (при 101.5°C) во время первого нагрева образца. После контролируемого охлаждения со скоростью 5 K/мин, образец нагревался повторно. По сравнению с первым нагревом наблюдается один слабый переход стеклования при более высокой температуре (142.4°C).

Содержание пластификатора в резине

В стандартном измерении, при разложении компонентов эластомера термические эффекты возгонки низкомолекулярных олигомеров пластифицирующей добавки перекрываются. Можно разделить эти термические процессы распада эластомеров на олигомеры, понизив температуру кипения при измерении в вакууме. Таким образом, компоненты пластификатора могут быть определены точно (измерение с TG 209 F1 Libra®).

 Плавление и отвердевание эпоксидных смол

Процессы, происходящие при отверждении смол, четко фиксируются ДЭА. При постепенном понижении температуры и прохождении через характерную температуру стеклования на кривой фактора потерь ε" проявляется серия симметричных ниспадающих пиков. При плавлении, резко повышается ионная проводимость, поэтому фактор потерь также резко возрастает. Из составляющей ионной подвижности фактора потерь может быть найдена ионная вязкость (частотно независимый параметр, характеризующий вязкость полимера до происхождения стеклования и жесткость полимера после). При повышении температуры ионная вязкость первоначально уменьшается, вследствие увеличения энергии и скорости молекул смолы. Начало реакции полимеризации приводит к ограничению подвижности молекул и, как следствие, увеличению вязкости. Таким образом, поведение ионной вязкости смолы отражает степень прохождения процесса полимеризации. (измерение с DEA 288 Epsilon).

Отверждение эпоксидной смолы при частичной диффузии

Скорость химической реакции, в которой участвует более чем один реагкнт, определяется двумя факторами:
1. Скорость диффузии реагентов (характеризуется величиной Kdiff),
2. Скорость химической реакции (характеризуется величиной Kchem).

Эффективную скорость реакции можно рассматривать как среднее геометрическое значение обеих величин: 1/Keff = 1/Kdiff + 1/Kchem ( уравнение Рабиновича). Очевидно, что эффективное значение скорости реакции Keff равно скорости химической реакции Kchem, если скорость диффузии много больше скорости химической реакции Kdiff >> Kchem. Поэтому, в большинстве случаев действие диффузии не учитывается. Если температура реакции близка к температуре стеклования или ниже нее, то наблюдается исльное увеличение вязкости: происходит застекловывание материала. Тогда подвижность веществ становится ограниченной и скорость процесса будет определяться диффузией, т.к. в этом случае скорость химической реакции мого больше чем скорость диффузии Kchem >> Kdiff.

 

Все вычисления, моделирование и прогнозирование выполнено в программе NETZSCH Kinetics Neo.

 

Температурная зависимость скорости химической реакции Kchem вычисляется согласно уравнению Аррениуса. Скорость же диффузии Kdiff обратно пропорциональна вязкости, поэтому используется выражение для зависимости вязкости от температуры. Если (а) кинетический анализ основан на измерениях ДСК, то температура перехода стеклования и ее зависимость от степени превращения используется для вычисления значения вязкости, согласно предложению, сделанному Wise [C.W.Wise, W.D.Cook, A.A.Goodwin: Polymer 38 (1997) 3251]. Здесь скорость диффузии вычислена посредством модифицированного уравнения WilliaМС-Landel-Ferry (WLF)

 

При температурах T ниже, чем температура стеклования Tg уравнение WLF превращается в уравнение Аррениуса при условиях непрерывности результата и его первой производной. Текущая энергия активации для T<Tg :

С другой стороны, если (b) кинетический анализ основан на измерениях вязкояти, то вычисленная вязкость используется в качестве контролирующего значения. Теперь вязкость вычисляется через уранение Аррениуса с различными энергиями активации для для неотвержденного и отвержденного материала.

 

Сравнение между измеренными (точки) и вычисленными (сплошные линии) кривыми ДСК.

 

Если в кинетичсекой модели принимать во внимание влияние диффузии, то достигается практически идеальное совпадение между измеренными и симулированными данными. Высокое качество совпадения модели с измеренными данными является основным условием для прогнозирования с высоким уровнем доверия к прогнозируемому результату.

 

изотермическое прогнозирование при температурах более низких, чем температура стеклования Tg = 165°C. Увеличение степени превращения сильно замедляется при переходе через температуру стеклования, соответствующую текущей степени превращения (см. рис.). При отсутствии диффузии при температурах выше 120°C полная превращение было бы уже достигнуто через 60 мин.

Это становится понятным на следующем графике моделирования для скорости нагрева 0.2 K/мин: температура стеклования достигает температуры реакции через 6 часов. Начиная с этого момента до момента времени 12 часов увеличение температуры стеклования соответствует увеличению температуры реакции. На этом интервале скорость реакции контролируется диффузией.

 

Динамическое прогнозирование для скорости нагрева of 0.2 K/мин. Температура стеклования достигает температуры реакции через 6 часов. Сигнал ДСК резко падает до постоянного значения. После момента времени 12 часов температура стеклования Tg увеличивается медленнее, чем температура реакции. В системе заканчивается условие для застекловывания.

Рис. 1. Зависимость температуры стеклования от степени превращения.

 

Рис 2. Измеренные данные (символы) и кинетическая модель (сплошные линии) отверждения эпоксидной смолы с контролем диффузии.

 

Рис 3. прогноз степени конверсии для изотермических условий, 60 мин.

 

Рис.4. Прогнозируемые данные ДСК (оранжевый) и температура стеклования (красный) для нагрева от 20 ° C до 220 ° C со скоростью 0,2 К / мин.

 

 Cмеси каучуков для шин

Помимо пластификатора (~7%), первым при разложении резины разлагается эластомер при температуре 383°C (38%), а затем при температуре 448°C (31%). Рассчитанное количество сажи составляет 20% и золы 4 %. Положение температурного пика на ДТА-кривой позволило установить, что исследованная резина с углеродным наполнителем представляет собой смесь каучуков. (измерение с TG 209 F1 Libra®).

Точность: этилен пропиленовая пена

Расхождения результатов измерения этилен пропиленовой пены, полученные на HFM 436/3/1 E, с литературными данными, не превышают 2.5 %. Кроме того, HFM 436/3 соединенный с внешним охладителем, может проводить измерения до температур -20°C. 

Определение теплопроводности – полимерная лента

Прибор LFA 447 NanoFlash® позволяет легко и быстро измерять температурную зависимость температуропроводности. Кроме этого возможно определение удельной теплоемкости сравнительным методом, что дает возможность рассчитать теплопроводность, если известна объемная плотность материала. Этим способом были определены теплофизические свойства полимерной ленты от комнатной температуры до 90°C. В качестве стандартного образца для калибровки при определении теплоемкости использовали Pyroceram 9606. Как можно видеть, температуро- и удельная теплоемкость образца сильно изменяются при повышении температуры, в то время как результирующая величина, теплопроводность, практически не зависит от температуры.

 Сопоставление данных ДЭА с данными прямых измерений вязкости (с помощью реометра).

Сравнение данных ДЭА с данными реологических измерений, полученных при наблюдении процесса отверждения эпоксидно-графитового композита, показало, что первые 150 минут кривые вязкости и ионной вязкости идут, практически накладываясь друг на друга, что свидетельствует о прямой зависимости между данными величинами. После отверждения смолы дальнейшее измерение вязкости становится невозможным. Ионную вязкость же можно измерить даже когда исследуемый материал превратился в жесткую стеклообразную массу (измерение с DEA 288 Epsilon).

Контроль производства препрега полиимида

Процесс формования препрега полиaмид/графит был автоматизирован путем использования ионной вязкости в качестве характеристического параметра процесса. Давление прикладывалось, когда значение ионной вязкости материала достигало минимума, момент времени в который смола обладает хорошей текучестью, избыток легколетучих компонентов не “замораживается” в объеме (не образует каверны). Дополнительные характерные точки использовались для контроля времени прессования. Прессование завершали в момент, когда полимер полностью отвердел, таким образом, понижалось время цикла, и увеличивалась производительность. Оптимизация процесса привела к понижению затрат на формование. (измерение с DEA 288 Epsilon).

 

Краски: Гександиол диакрилат (HDDA) - Облучение

Исследовали поведение гександиол диакрилата (HDDA) при его облучении в течении 1 секунды в трех разных атмосферах. В инертной атмосфере - 100% азота (зеленая кривая), теплота сетчатой структуры максимальна и составляет 378 Дж/г. В условиях смеси азот-водород 50%/50% (голубая кривая) - 268 Дж/г, а в атмосфере чистого кислорода - 170 Дж/г (красная кривая). Очевидно, что существует конкурирующая реакция в условиях присутствия кислорода (Photo-DSC 204 F1 Phoenix®)

 Невулканизированный натуральный каучук - Анализ выделяемых газов (TG-GC-MS)

На рисунке представлено совместное представление данных ТГ-ДТГ, хроматографического анализа и масс-детектирования в режиме сканирования по полному ионному току не вулканизованного натурального каучука (NR); масса образца: 3,36 мг, атмосфера: N2. Применялся режим непрерывного ввода газа в хроматографическую систему с интервалом в 1 минуту для анализа.

График, полученный в режиме сканирования по полному ионному току на хроматомасс-спектрометре, хорошо согласуется с кривой потери массы.
В термостате капиллярных колонок газового хроматографа поддерживалась постоянная высокая температура в изотермическом режиме, чтобы газовая смесь проходила быстро и разделялась на основные компоненты. (измерение с TG-GC-MS)

 

В начале процесса разложения образца натурального каучука (начало на 32 минуте, 346,3°С) были определены первичные продукты разложения: изопрен C5H8 (пик 1 на хроматограмме в режиме сканирования по полному ионному току) и 1-метил-4-(1-метилэтинил)-циклогексен C10H16 (пик 2).

Представление данных в режиме сканирования по полному ионному току (TIC) позволяет выбрать индивидуальные отношения массы к заряду (m/z) и выполнить сканирование в режиме выбранных ионов (SIM).

Вторая стадия процесса разложения (начало на 38 минуте, при 406,2°С) характеризуется выделением продуктов разложения, за исключением изопрена и замещенного циклогексена (как показано выше), которые могут быть идентифицированы как 5,5-диметил-1,3-циклопентадиен (C7H10, 94 м/z), 1-метилен-2-винилциклопентан (C8H12, 108 м/z) и бета-гумулен (C15H24, 204 м/z).

 Анизотропия теплопроводности – эпоксидная смола, армированная волокнами

Все чаще и чаще в полимеры, металлы и керамические материалы вводят волокна для повышения их прочности на изгиб, что чрезвычайно важно для некоторых приложений. Во многих случаях в результате такого упрочнения возрастает степень анизотропии механических и транспортных свойств материалов. С помощью специальных держателей для образцов анизотропия температуро- и теплопроводности может быть определена методом лазерной вспышки. Приведенный пример наглядно демонстрирует, что образец эпоксидной смолы обладает более высокой температуро- и теплопроводностью вдоль армирующего волокна, чем поперек. (измерение с LFA 447 NanoFlash®)

ПБТ (полибутилентерефталат) армированный стекловолокном – Динамические Механические Свойства

Проводились исследования материала PBT - 30% - стекла армированного волокнами (параллельная и перпендикулярная ориентация образца) в режиме «трехступенчатого изгиба» при частоте 1 Гц и скорости нагрева 2 K/мин. При параллельной ориентации образца выявлены значительное увеличение коэффициента жесткости и температура начала уменьшения модуля упругости (43°C). Этой же температуре соответствуют максимальные значения тангенса угла механических потерь.

 

 

Исследовано волокно из полиэстера. Измерения на напряжение при низких температурах показывают ослабление образца. Температура стеклования соответствует 75°C. Модуль упругости уменьшился от 4,200 MПa до 200 MПa (измерение с DMA 242 E Artemis).

 Контроль качества полимеров с помощью ДСК – окислительная стабильность

Тесты OIT (время окислительной индукции) хорошо известны для оценки стойкости к окислению полимеров, в частности полиолефинов.

В этом примере два образца полипропилена нагревали до 200 ° C в динамической атмосфере азота. Эндотермический пик, обнаруженный во время нагревания, иллюстрирует плавление полипропилена. Через 3 минуты при 200 ° C газ переключали на воздух. Возникающий экзотермический эффект указывает на деградацию полимера.

В данном случае окисление для образца A происходит раньше, чем для образца B (OIT 6,6 мин против 11,6 мин).

Поведение структурного клея при отверждении

С помощью DEA характеристики отверждения реактивных клеев также можно измерить непосредственно во время вашего процесса, то есть на месте. Доступен большой выбор датчиков для адаптации вашего технологического процесса к различным диапазонам температуры и давления. Отверждение завершается через 40 минут, как только достигается горизонтальный уровень ионной вязкости.

Контроль качества полимеров с помощью ДСК – термическое поведение термопластичного полиуретана

На этом графике показано измерение TPU. Во время первого нагрева эндотермический этап при -42 ° C (средняя точка) отражает стеклование мягких сегментов образца.

Кроме того, кривая показывает двойной эндотермический пик между 100 ° C и 210 ° C. Его обратимая часть, которую можно снова обнаружить при втором нагреве (7,40 Дж / г), вызвана плавлением твердых (термопластичных) сегментов. Необратимая часть, вероятно, связана с испарением летучих веществ или распределением добавок в полимерной матрице. Этот процесс объясняет тот факт, что стеклование было обнаружено при более высокой температуре (средняя точка при -28 ° C) при втором нагреве.

Тепловые свойства мягкого и жесткого сегментов термопластичного полиуретана (ТПУ). Масса образца: 10,47 мг; нагрев от -100 ° С до 250 ° С со скоростью 10 К / мин, дважды; динамическая N2 атмосфера.

Определение Индукционного Периода Окисления (OIT) и Температуры Окисления (OOT)

Индукционный Период Окисления (OIT) и Температура Начала Окисления (OOT)
К преждевременному старению органических материалов могут привести следующие  внешние воздействия: УФ излучение (свет), температура, атмосферный кислород, атмосферные нагрузки (примеси) или химическая/биологическая среда. Эти воздействия могут существенно влиять на функциональные свойства или даже привести к выходу из строя узлов, в состав которых они входят. Наиболее распространенной причиной химического старения (например, при цепной деградации) является окисление. Поэтому важным фактором при совместном использовании органических материалов с маслами, жирами, пластмассами, смазочными и топливными материалами является их устойчивость к окислению. Устойчивость к окислению определяется по стандартным процедурам дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и выражается как Индукционный Период Окисления (OIT) или Температура Начала Окисления (OOT).

На практике используются два метода: динамический и изотермический OIT тесты. При использовании динамической методики образец нагревают с заданной постоянной скоростью в окислительной атмосфере до момента начала реакции. Индукционная температура окисления OIT (называется также Температура начала Окисления ООТ) та же, что и экстраполированная начальная температура экзотермического эффекта наблюдаемого на ДСК. При изотермическом IOT тесте, исследуемые материалы сначала нагреваются в защитной атмосфере, потом выдерживаются при постоянной температуре в течении нескольких минут для достижения равновесия с последующим помещением в атмосферу кислорода или воздуха. Промежуток времени от первого момента контакта с кислородом до начала окисления называется Индукционным Периодом Окисления (OIT).
 

 

 

Методика измерений (подготовка, выполнение и оценка) подробно описана в национальных и международных стандартах, таких как ASTM D3895 (полиэтилен), DIN EN 728 (пластмассовые трубы) или ISO 11357-6 (пластмассы). В основном используются открытые тигли или тигли с перфорированными крышками. Для полиолефинов подобных ПЭ или ПП (полиэтилен,  полипропилен) большее время OIT позволяет сделать вывод о том, что их устойчивость к окислению лучше и поэтому их срок службы дольше.

Отверждение эпоксидной смолы

Анализ и оптимизацию реактопластов можно легко провести с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. Здесь представлены результаты DSC 3500 Sirius измерений на эпоксидной смоле. Экзотермический пик, обнаруженный при 135,5 ° C (пиковая температура) во время 1-го нагрева, вызван отверждением образца. После этого первого нагрева до 200 ° C эпоксидная смола полностью затвердевает. Стеклование отвержденного образца можно определить с помощью второго нагрева: оно было обнаружено при 115,0 ° C (средняя точка).

Измерения методом ДСК на эпоксидной смоле. Масса образца: 0,47 мг; тигли: алюминиевые с крышкой; температурная программа: 2 нагрева до 200 ° C; скорость нагрева и охлаждения: 10 К / мин

Отверждение эпоксидного препрега CFR

В этом примере отверждение армированного углеродным волокном эпоксидного препрега (CFRP) в прессе при 120 ° C измерялось с частотой 10 Гц. На графике показана ионная вязкость (зеленая кривая), полученная из коэффициента потерь (синяя кривая). Ионная вязкость увеличивается по мере отверждения и достигает почти горизонтального уровня через 14 минут, что свидетельствует о 100% степени отверждения. Температура, измеренная на том же канале DEA, дает большой экзотермический эффект отверждения: пик 162 ° C.

Отверждение EVA

Наиболее широко используемым герметиком является EVA (сополимер этиленвинилацетата) не только благодаря его высокому удельному электрическому сопротивлению, низкой температуре плавления и полимеризации и низкому коэффициенту водопоглощения, но и благодаря соответствующим свойствам оптического пропускания. Поскольку реакция полимеризации необратима, термическая обработка инкапсуляции фотоэлементов имеет решающее значение.
Качество и срок службы фотоэлектрических модулей / массивов зависят от масштаба этого производственного процесса.

В этом примере диэлектрический анализ образца EVA был проведен в лабораторной печи DEA. Система DEA оптимально разработана для материалов со стандартным и длительным временем отверждения (> 3 мин).
Время и температура могут быть легко запрограммированы на скорость нагрева до 40 К / мин. Кроме того, все одноразовые гребенчатые датчики могут использоваться в печи для обеспечения широкого диапазона применения настройки системы. Было выполнено многочастотное измерение (с частотами от 1 Гц до 10000 Гц) и отслеживалась ионная вязкость (Ом · см). Здесь представлено поведение ионной вязкости при 1 Гц. Реакцию сшивки с использованием пероксида наблюдали в изотермических условиях при 150 ° C. Увеличение ионной вязкости коррелирует с увеличением степени отверждения. Через 60 мин ионная вязкость остается почти постоянной, что указывает на то, что реакция сшивания практически завершилась.

Анализ этиленвинилацетата (EVA) (TGA-FT-IR)

Трехмерный график показывает измерение TGA-FT-IR на образце EVA при температуре от 25 ° C до 600 ° C. Шаги потери массы образца EVA (ТГА, черная кривая) хорошо коррелируют с интенсивностями поглощения от 650 см-1 до 4000 см-1. Выделенные газы в виде двумерных спектров могут быть извлечены при любой желаемой температуре и подвергнуты поиску в библиотеке (например, в библиотеке NIST-EPA для выделенных газов) для идентификации.

На нижнем графике показаны TGA (черный), DTGA (черный пунктир) и график Грама-Шмидта (синий). Две дополнительные извлеченные трассы (интенсивность, зависящая от температуры; красная и зеленая кривые) очень хорошо коррелируют с кривой DTGA. Первая стадия потери массы при 350 ° C происходит из-за выделения уксусной кислоты (красная кривая). На 2-м этапе потери массы уксусная кислота уже полностью высвобождается. Зеленая кривая представляет интенсивности поглощения высвободившихся углеводородов в результате разложения основной цепи полимера (пик DTGA при 468 ° C).

* Gram-Schmidt: общая интенсивность полученных инфракрасных спектров выделяемых газов.

Другие статьи