tecnologia de análise térmica é um grupo de tecnologias para caracterizar a relação entre as propriedades dos materiais e temperatura. é amplamente utilizado na caracterização qualitativa e quantitativa de propriedades térmicas, físicas, mecânicas e de estabilidade de materiais, e tem significado prático muito importante para a pesquisa e desenvolvimento de materiais e controle de qualidade na produção. dos meios indispensáveis ​​e importantes na pesquisa, desenvolvimento e controle de qualidade de materiais de borracha.

tecnologia de análise térmica é um grupo de tecnologias para caracterizar a relação entre as propriedades dos materiais e temperatura. é amplamente utilizado na caracterização qualitativa e quantitativa de propriedades térmicas, físicas, mecânicas e de estabilidade de materiais, e tem importância prática muito importante para a pesquisa e desenvolvimento de materiais e controle de qualidade em métodos de análise térmica de produção.com.com incluem o seguinte:

* dsc é uma técnica para medir a mudança de fluxo de calor de uma amostra com temperatura ou tempo a uma temperatura programada. Portanto, usando esta técnica, o efeito térmico do bandejas de amostragem de análise térmica na amostra, como fusão, transição sólido-sólido, reação química pode ser estudada.

* tga é uma técnica para medir a mudança da qualidade da amostra com temperatura ou tempo em uma determinada atmosfera usando um cadinhos de análise de tga . Usando esta técnica, processos como volatilização ou degradação acompanhados por mudanças na qualidade podem ser estudados. Se a tecnologia combinada tga - ms ou tga - ftir for utilizada, o gás emitido também pode ser analisado para obter informações mais abrangentes e precisas.

* tma pode medir a mudança de deslocamento da amostra sob certas tensões. com dma, as propriedades viscoelásticas do material podem ser estudadas em uma ampla faixa de freqüência, e o módulo mecânico e o comportamento de amortecimento do material podem ser obtidos.

Atualmente, a tecnologia de análise térmica está se tornando cada vez mais um dos meios indispensáveis ​​e importantes na pesquisa, desenvolvimento e controle de qualidade de materiais de borracha. A tecnologia de análise térmica pode fornecer os seguintes índices de desempenho para materiais de borracha:

dsc

tga

tma

dma

transição de vidro

análise de composição

estabilidade térmica, estabilidade à oxidação, degradação

energia viscoelástica, módulo de elasticidade

comportamento de amortecimento

conteúdo de preenchimento, conteúdo de negro de fumo

evaporação, vaporização, adsorção, dessorção

temperatura de amolecimento

expansão, contração, dissolução em solvente

vulcanização

fusão, cristalização

entalpias de reação

caracterização de aditivos

Este artigo apresenta brevemente a possibilidade de aplicação de diferentes técnicas de análise térmica na avaliação de propriedades de materiais de diferentes ângulos.

introdução da aplicação

tga foi usado para análise de composição

O tga é frequentemente usado para análise de composição. pode ser usado para observar e analisar as mudanças de peso das amostras no panelas de amostra dsc devido à evaporação, pirólise, combustão, etc. o tamanho da etapa de ausência de peso está diretamente relacionado ao conteúdo de componentes voláteis (como plastificantes, solventes, etc.) e produtos de decomposição.na análise da borracha, quando o polímero é decomposto em alta temperatura, a atmosfera é alterada de atmosfera inerte para atmosfera oxidante, o negro de fumo vai queimar e matéria inorgânica e cinzas permanecerá no resíduo.para a mistura de polímeros, se a faixa de temperatura de decomposição de cada componente é diferente, tga pode ser usado para determinar o conteúdo de cada componente. A figura a seguir mostra vários elastômeros contendo borracha natural. o segundo componente polimérico é epdm (a), br (b) ou sbr (c), respectivamente. da etapa de leveza da curva tga, o conteúdo de cada componente pode ser visto claramente, incluindo (1) componente volátil, (2) borracha natural (nr), (3) segundo componente polimérico correspondente e (4) negro de fumo. o resíduo é um composto inorgânico. Os resultados da análise da curva estão de acordo com os valores teóricos.

identificação de polímeros por dsc

Se a temperatura de decomposição de alta temperatura de cada componente na mistura de polímeros elevados for semelhante, então quando tga é usado para análise, somente o conteúdo total de polímero pode ser obtido e os componentes não podem ser separados. No entanto, por dsc, os componentes podem ser diferenciado de acordo com sua transição vítrea.a temperatura de transição vítrea tg indica o tipo de polímero, enquanto a altura △ cp da etapa de transição vítrea reflete o conteúdo do polímero.por exemplo, para misturas nbr / cr, a transição vítrea de cr e nbr pode ser claramente separado. A relação entre a altura do passo é de cerca de 1: 1, o que é bastante consistente com os resultados teóricos de nbr com 24,4% de conteúdo e cr com 24,4% de conteúdo na equação. A análise de resultados para outros elastómeros não é muito precisa porque o segundo pico de transição vítrea se sobrepõe ao pico de relaxamento da entalpia ou ao pico de fusão.

análise de desempenho mecânico usando dma

dma pode nos fornecer um comportamento viscoelástico macroscópico e propriedades microscópicas dos materiais. isso pode ser explicado por sbr com diferentes graus de vulcanização abaixo. Durante o processo de transição vítrea, o módulo de armazenamento g 'diminuiu em cerca de 3 ordens de grandeza, enquanto o módulo de perda g "apresentou um pico. Como o grau de vulcanização aumenta, a transição vítrea se move para uma temperatura mais alta. Quando o material está no estado de borracha, g 'depende do grau de vulcanização. Devido ao fluxo viscoso, o módulo de armazenamento g' de sb r1 com grau de vulcanização relativamente baixo diminui com o aumento da temperatura.quando a densidade de reticulação é relativamente alta, g 'aumenta linearmente com a temperatura. Portanto, podemos determinar a densidade de reticulação do material de acordo com seu módulo no estado de borracha , e sua densidade de reticulação k pode ser estimada de acordo com a equação k = g / (2rt rho). através do cálculo, a densidade de reticulação de sbr 3 é 1,07 × 10 - 4 mol / g, e de sbr 4 é 2,03 × 10 - 4 mol / g .. a razão destes dois valores é consistente com a proporção de teor de enxofre nos dois materiais.

a separação de pico foi realizada pelo teste tga sob condição de vácuo

às vezes, a evaporação do plastificante e a decomposição do polímero se sobrepõem. Nesse caso, o teste tga sob pressão mais baixa (vácuo) pode levar a uma separação melhor dos dois processos, o que, naturalmente, aumenta a precisão do resultado. análise.

no exemplo a seguir, o elastômero nr / sbr foi testado em pressão normal e o conteúdo de componentes voláteis foi determinado em cerca de 6,3% em uma pressão de 10 mbar, repetimos esse experimento e descobrimos que o conteúdo de componentes voláteis era de cerca de 9,2 %, que estava em boa concordância com o conteúdo real de 9,1% de óleo nos componentes.

usando tmdsc para aumentar a precisão do teste

resultados mais precisos podem ser obtidos usando tecnologia modulada por temperatura (tmdsc). Depois de usar essa técnica, o efeito de relaxamento da entalpia e a influência do processo de fusão na curva de capacidade de calor medida são obviamente reduzidos.

a mistura de nr / sbr e epdm / sbr foi testada pelo método tmdsc. através da análise da curva obtida, pode-se observar que a relação de △ cp é consistente com o valor real na composição.

a relação medida por dsc

a relação medida pelo tmdsc

o valor real no componente

nbr / cr

1: 0: 1

1: 0: 1

nr / sbr

4: 0: 1

3: 6: 1

3: 5: 1

epdm / sbr

1: 3: 1

2: 0: 1

2: 0: 1

usando dma para testar o desempenho de fluência

Usando o teste dma, a interação entre o polímero e o aditivo pode ser entendida, e a faixa de relação linear entre o estresse e a tensão do material pode ser vista.

testamos as propriedades dos elastômeros epdm com diferentes adições de negro de fumo no estado da borracha. Os resultados mostraram que o módulo de armazenamento de epdm não preenchido com negro de fumo foi de 0,5 mpa, e este valor não mudou com a mudança da amplitude de deslocamento. Quanto ao aumento do teor de negro de carbono, seu módulo também aumenta. No entanto, para uma amostra com o mesmo teor de negro de carbono, o módulo diminui quando a amplitude do deslocamento de cisalhamento aumenta, portanto a relação entre tensão e tensão é não-linear, causada por a destruição reversível de aglomerados de negro de fumo.

conclusão

tecnologia de análise térmica pode fornecer informações muito abrangentes e úteis para caracterizar as propriedades dos materiais: para controle e garantia de qualidade diária, o controle de indicadores técnicos de qualidade individuais pode ser concluído selecionando tecnologia de análise térmica individual; no entanto, a pesquisa e desenvolvimento de materiais usar de forma abrangente várias técnicas de análise térmica para realizar um estudo abrangente e avaliação das propriedades dos materiais.