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Thermische Analyse TMA/DMA L77

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Die Thermomechanische und
Thermodynamische Analyse


Einführung

Die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) ist eine ausgezeichnete Methode, um die physikalischen Eigenschaften von Polymeren zu bestimmen. Es gibt vielfältige Anwendungsbeispiele, wo es notwendig ist, die mechanischen Eigenschaften eines Materials zum Zwecke der Qualitätskontrolle zu bestimmen. In vielen Fällen ist es notwendig, durch eine standardisierte Testprozedur festzustellen, ob ein Material den Ansprüchen genügt oder nicht, Zusätzlich zu diesen Möglichkeiten ist es mit der DMA möglich, durch Alterungsstudien das Langzeitverhalten von Materialien zu charakterisieren. 
Bei der Dynamisch Mechanischen Analyse wird eine sinusförmige Kraft Rechteck- oder Dreiecksignal auf die Probe ausgeübt. Anschließend wird die resultierende Antwort des Materials gemessen. Die Antwort auf das angelegte Signal kommt zeitlich verzögert vom Material zurück und die Verzögerung wird beschrieben durch die Phasenverschiebung.
Das Verhältnis aus der dynamischen Deformationskomponente zu der elastischen Spannung beinhaltet eine komplexe Größe E*, die sich in einen Realteil E' (Speichermodul] und einen Imaginärteil E" [Verlustmodul] aufspaltet. Der Speichermodul beschreibt das Vermögen des Materials Energie zu speichern und steht in Beziehung zu seiner Steifheit. Der Verlustmodul beschreibt den Anteil der zugeführten mechanischen Energie, die in der Probe in Wärme umgewandelt wird.

Grundlagen

Die DMA liefert unter den zu Verfügung stehenden Thermoanalytischen Testmethoden die höchste Auflösung, um schwache Veränderungen an Materialien zu beschreiben. Zudem erhält man nützliche Informationen über die Steifheit oder das Dämpfungsverhalten, bzw. die energieaufnehmenden Eigenschaften eines Materials, sowohl als Funktion der Temperatur, als auch der Frequenz. 
Alle viscoelastischen Materialien, einschließlich aller Polymere zeigen ein Zeit- und Temperaturabhängiges Verhalten. Dies läßt sich sehr gut durch DMA-Untersuchungen darstellen, Die DMA mißt die Temperatur des Glasüberganges bei der ein Material vom harfen und brüchigen Zustand in den weichen und flexiblen Zustand übergeht. Diese Messungen sind nützlich, um die Auswirkung von Rezepturveränderungen auf die Steifheit des Materials als Funktion der Temperatur oder Zeit.

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