Analiza termomechaniczna
Analiza termomechaniczna
Analiza termomechaniczna to metoda analizy termicznej stosowana głównie do pomiaru współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE). Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) i dlatego jest ściśle związana z dylatometrią jest ściśle związana z dylatometrią.
Dylatometria mierzy rozszerzalność bez obciążenia, a analiza termomechaniczna mierzy pod kontrolowanym obciążeniem. Przemieszczenie popychacza w kontakcie z próbką jest mierzone w funkcji temperatury.
Struktura termobalansu
W klasycznej termograwimetrii próbka jest zwykle umieszczana w tyglu z obojętnego materiału (np. platyny, tlenku glinu, złota…) i umieszczana na czujniku w piecu, który może stosować kontrolowane atmosfery i temperatury (schemat 1).
Konfiguracja analizatora termomechanicznego z próbką, tłoczyskiem i czujnikiem przemieszczenia (LVDT)
Wyższe siły i/lub trzpienie z końcówką (trzpienie penetracyjne) mogą być używane do analizy zmiękczania próbek. Jest to przydatne do pomiaru temperatury zeszklenia (Tg) polimerów.
Analiza termomechaniczna jest znacznie bardziej czuła niż często stosowana Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) . Czułość można zwiększyć, stosując siły oscylacyjne (np. sinusoidalne, trójkątne, prostokątne), które prowadzą do oscylacyjnego sygnału odpowiedzi.
Wykrywanie zeszklenia elastomeru za pomocą TMA z siłą oscylacyjną; Tg znaleziono w 29°C, na co wskazuje silny wzrost sygnału odpowiedzi detektora.
Inne typy tłoków i układów pomiarowych umożliwiają oszacowanie modułu sprężystości lub pomiar współczynnika CTE włókien i folii. W tym drugim przypadku próbka jest mocowana w specjalnym uchwycie i poddawana niewielkiemu naprężeniu.
Różne systemy pomiarowe TMA
Właściwości i reakcje analizy termomechanicznej
TMA jest używany w nauce o polimerach do pomiaru współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE) oraz naprężenia/odkształcenia włókien i folii. Podczas ogrzewania próbki polimeru może dojść do odparowania rozpuszczalnika, utwardzenia nieutwardzonych części i przegrupowania łańcuchów polimerowych i/lub rekrystalizacji, która może zostać wykryta jako skurcz (ujemne rozszerzenie).
Zachowanie mięknienia i temperatury zeszklenia (Tg) można również badać głównie poprzez zastosowanie siły oscylacyjnej.
Normy dotyczące analizy termomechanicznej
- ISO 11359: Tworzywa sztuczne – Analiza termomechaniczna (TMA)
Tworzywa sztuczne – Analiza termomechaniczna (TMA) – Część 1: Zasady ogólne
Tworzywa sztuczne – Analiza termomechaniczna (TMA) – Część 2: Wyznaczanie współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej i temperatury zeszklenia
- ASTM E831 -19 Standardowa metoda badania liniowej rozszerzalności cieplnej materiałów stałych metodą analizy termomechanicznej
- ASTM E2113 – 18 Standardowe metody testowe do kalibracji przedłużenia analizatorów termomechanicznych
- ASTM E1363 – 18 Standardowe metody testowania kalibracji temperaturowej analizatorów termomechanicznych