熱機械分析

熱機械分析

熱機械分析は、主に熱膨張係数(CTE)を測定するために使用される熱分析の方法である。 熱膨張係数(CTE)と密接な関係がある。 ダイラトメトリー.

ダイラトメトリーでは無視できる荷重下での膨張を測定し、サーモメカニカル分析では制御された荷重下での膨張を測定します。
試料に接触したプッシュロッドの変位は、温度の関数として測定されます。

サーモバランスの構造

古典的な熱重量測定では、試料は通常、不活性物質(白金、酸化アルミニウム、金など)のるつぼに入れられ、雰囲気と温度を制御できる炉内のセンサーの上に置かれる(スキーム1)。

試料、プッシュロッド、変位センサー(LVDT)を示すサーモメカニカル分析装置のセットアップ。

より大きな力、または先端を持つプッシュロッド(ペネトレーションプッシュロッド)を使用することで、試料の軟化を調べることができます。
これは ガラス転移温度(Tg)の測定に有用です。

熱機械分析は、よく使用される示差走査熱量測定(DSC)よりもはるかに高感度です。 示差走査熱量測定 (DSC).振動する力(正弦波、三角波、矩形波など)を使用することで、振動する応答信号を得ることができ、感度を高めることができます。

TMAによるエラストマーのガラス転移の検出;Tgは29℃で検出された。

さまざまなTMA測定システム

さらに、プッシュロッドや測定アセンブリの種類を増やすことで、ヤング率の推定や繊維や箔のCTE測定が可能になります。 後者の場合、試料を特殊な試料ホルダーにクランプし、試料にわずかな張力をかけます。

熱機械分析の特性と反応

TMAは、繊維や箔の熱膨張係数(CTE)や応力/ひずみ挙動の測定に、ポリマー科学の分野で広く使用されています。ポリマーサンプルの加熱中に溶媒が蒸発し、未硬化部分が硬化してポリマー鎖の再配列や再結晶が起こり、収縮(負の膨張)として検出されることがあります。

軟化挙動とガラス転移温度(Tg)は、主に振動力を加えることによっても調べることができる。

熱機械分析の標準

  • ISO 11359:プラスチック-熱機械分析(TMA)

プラスチック – 熱機械分析(TMA) – Part 1:一般原則

プラスチック – 熱機械分析(TMA) – 第2部:線熱膨張係数とガラス転移温度の測定

  • ASTM E831 – 19 熱機械分析による固体材料の線熱膨張に関する標準試験方法
  • ASTM E2113 – 18 熱機械分析計の長さ変化校正のための標準試験方法
  • ASTM E1363 – 18 熱機械分析計の温度校正に関する標準試験方法