Analisi termomeccanica
Analisi termomeccanica
L’analisi termomeccanica è un metodo di analisi termica utilizzato principalmente per misurare il coefficiente di espansione termica (CTE). coefficiente di espansione termica (CTE) ed è quindi strettamente legata alla dilatometria è strettamente legata alla dilatometria.
La dilatometria misura l’espansione senza carico e l’analisi termomeccanica misura sotto carico controllato. Lo spostamento dell’asta di spinta a contatto con il campione viene misurato in funzione della temperatura.
La struttura di una termobilancia
Nella termogravimetria classica, un campione viene solitamente posto in un crogiolo di materiale inerte (ad esempio platino, ossido di alluminio, oro…) e collocato su un sensore in un forno che può applicare atmosfere e temperature controllate (Schema 1).
Setup di un analizzatore termomeccanico che mostra il campione, l’asta dello stantuffo e il sensore di spostamento (LVDT)
Per analizzare l’ammorbidimento dei campioni si possono utilizzare forze maggiori e/o stantuffi con una punta (stantuffi a penetrazione). Questo è utile per misurare la temperatura di transizione vetrosa (Tg) dei polimeri.
L’analisi termomeccanica è molto più sensibile della più comunemente usata Calorimetria differenziale a scansione (DSC) . La sensibilità può essere aumentata utilizzando forze oscillanti (ad esempio sinusoidali, triangolari, rettangolari) che generano un segnale di risposta oscillante.
Rilevamento della transizione vetrosa di un elastomero mediante TMA con forza oscillante; la Tg è stata rilevata a 29°C, come indicato da un forte aumento del segnale di risposta del rilevatore.
Altri tipi di pistoni e dispositivi di misurazione consentono di stimare il modulo di elasticità o di misurare il CTE di fibre e film. In quest’ultimo caso, il campione viene bloccato in uno speciale portacampioni e viene applicata una leggera tensione al campione.
Vari sistemi di misurazione TMA
Proprietà e reazioni dell’analisi termomeccanica
La TMA viene utilizzata in scienza dei polimeri per misurare il coefficiente di espansione termica (CTE) ed il comportamento di stress/deformazione di fibre e film. Durante il riscaldamento di un campione di polimero, il solvente può evaporare, può verificarsi l’indurimento delle parti non polimerizzate ed il riarrangiamento delle catene polimeriche, e/o la ricristallizzazione può essere rilevata come ritiro (espansione negativa).
Il comportamento di rammollimento e le temperature di transizione vetrosa (Tg) possono essere studiati anche applicando una forza oscillante.
Standard per l’analisi termomeccanica
- ISO 11359: Materie plastiche – Analisi termomeccanica (TMA)
Materie plastiche – Analisi termomeccanica (TMA) – Parte 1: Principi generali
Materie plastiche – Analisi termomeccanica (TMA) – Parte 2: Determinazione del coefficiente di espansione termica lineare e della temperatura di transizione vetrosa
- ASTM E831 -19 Metodo di prova standard per l’espansione termica lineare dei materiali solidi mediante analisi termomeccanica
- ASTM E2113 – 18 Metodi di prova standard per la calibrazione dell’estensione degli analizzatori termomeccanici
- ASTM E1363 – 18 Metodi di prova standard per la calibrazione della temperatura degli analizzatori termomeccanici