Технология термического анализа представляет собой группу технологий для характеристики взаимосвязи между свойствами материалов и температурой. он широко используется для качественной и количественной характеристики теплофизических, механических и стабильных свойств материалов и имеет очень важное практическое значение для исследований и разработок материалов и контроля качества в производстве. В настоящее время технология термического анализа становится все более из незаменимых и важных средств в исследованиях, разработках и контроле качества резиновых материалов.

Технология термического анализа представляет собой группу технологий для характеристики взаимосвязи между свойствами материалов и температурой. он широко используется для качественной и количественной характеристики теплофизических, механических и стабильных свойств материалов и имеет очень важное практическое значение для исследования и разработки материалов и контроля качества при производстве. К числу методов термического анализа относятся следующие:

* dsc - это метод измерения изменения теплового потока образца с температурой или временем при запрограммированной температуре. Поэтому при использовании этого метода тепловой эффект поддоны для термического анализа на образце, такие как плавление, переход твердого вещества в твердое, химическая реакция и т. д., могут быть изучены.

* tga - это метод измерения изменения качества образца с температурой или временем в определенной атмосфере с использованием ТГА анализ тиглей , Используя эту технику, можно изучать такие процессы, как улетучивание или деградация, сопровождаемые изменением качества. Если используется комбинированная технология tga-ms или tga-ftir, то выделяемый газ также можно анализировать для получения более полной и точной информации.

* tma может измерять изменение смещения образца при определенных напряжениях. С помощью dma вязкоупругие свойства материала могут быть изучены в широком диапазоне частот, а также могут быть получены механический модуль и характеристики демпфирования материала.

В настоящее время технология термического анализа все чаще становится одним из незаменимых и важных средств исследования, разработки и контроля качества резиновых материалов. Технология термического анализа может обеспечить следующие показатели эффективности для резиновых материалов:

ЦФК

TGA

TMA

ДМА

стеклование

анализ состава

термостойкость, устойчивость к окислению, деградация

вязкоупругая энергия, модуль упругости

демпфирующее поведение

содержание наполнителя, содержание сажи

испарение, испарение, адсорбция, десорбция

температура размягчения

расширение, сжатие, растворение в растворителе

вулканизация

плавление, кристаллизация

энтальпии реакции

характеристика добавок

В этой статье кратко представлена ​​возможность применения различных методов термического анализа при оценке свойств материала с разных точек зрения.

введение приложения

TGA был использован для анализа состава

TGA часто используется для анализа состава. его можно использовать для наблюдения и анализа изменений веса образцов в DSC сковородки Вследствие испарения, пиролиза, сгорания и т. д. размер стадии невесомости напрямую связан с содержанием летучих компонентов (таких как пластификаторы, растворители и т. д.) и продуктами разложения. При анализе каучука, когда полимер разлагается при При высокой температуре атмосфера изменяется от инертной до окислительной, углеродная сажа сгорает, а в остатке остаются неорганические вещества и зола. Для смеси полимеров, если диапазон температур разложения каждого компонента различен, tga может быть используется для определения содержания каждого компонента. На следующем рисунке показано несколько эластомеров, содержащих натуральный каучук. второй полимерный компонент - epdm (a), br (b) или sbr (c), соответственно. На этапе невесомости tga-кривой четко видно содержание каждого компонента, включая (1) летучий компонент, (2) натуральный каучук (nr), (3) соответствующий второй полимерный компонент и (4) технический углерод. Остаток представляет собой неорганическое соединение. Результаты анализа кривой хорошо согласуются с теоретическими значениями.

идентификация полимеров по dsc

если температура разложения при высокой температуре каждого компонента в смеси полимеров с высоким содержанием аналогична, то, когда tga используется для анализа, может быть получено только общее содержание полимера, и компоненты не могут быть разделены. Однако, с помощью dsc компоненты могут быть Различают в соответствии с их стеклованием. Температура стеклования tg указывает тип полимера, в то время как высота △ cp этапа стеклования отражает содержание полимера. Например, для смесей nbr / cr, стеклование cr и nbr можно четко разделить. Отношение высоты ступени составляет около 1: 1, что вполне согласуется с теоретическими результатами nbr с содержанием 24,4% и cr с содержанием 24,4% в уравнении. Из анализа результатов видно, что Анализ результатов для других эластомеров не очень точен, поскольку второй пик стеклования перекрывается с пиком релаксации энтальпии или пиком плавления.

анализ механических характеристик с использованием дма

DMA может предоставить нам макроскопическое вязкоупругое поведение и микроскопические свойства материалов. Это можно объяснить с помощью sbr с различными степенями вулканизации, приведенными ниже. Во время процесса стеклования модуль накопления g 'уменьшился примерно на 3 порядка, а модуль потерь g 'представлен пик. Поскольку степень вулканизации увеличивается, стеклование переходит к более высокой температуре. Когда материал находится в каучуковом состоянии, g' зависит от степени вулканизации. Из-за вязкого течения модуль накопления g 'составляет sb r1 с относительно низкой степенью вулканизации уменьшается с ростом температуры. Когда плотность сшивания относительно высока, g 'линейно увеличивается с температурой. Поэтому мы можем определить плотность сшивания материала по его модулю в состоянии резины и его плотность сшивки k может быть оценена согласно уравнению k = g / (2 rt rho). В ходе расчета плотность сшивания sbr 3 составляет 1,07 × 10 - 4 моль. / г, а sbr 4 составляет 2,03 × 10 - 4 моль / г. Соотношение этих двух значений соответствует соотношению содержания серы в двух материалах.

разделение пиков осуществляли с помощью tga-теста в условиях вакуума

иногда испарение пластификатора и разложение полимера перекрывают друг друга. В этом случае испытание tga при более низком давлении (вакууме) часто может привести к лучшему разделению двух процессов, что, конечно, соответственно увеличивает точность результата. анализ.

В следующем примере эластомер nr / sbr был испытан при нормальном давлении, и было определено, что содержание летучих компонентов составляет около 6,3%. При давлении 10 мбар мы повторили этот эксперимент и обнаружили, что содержание летучих компонентов было около 9,2. %, что хорошо согласуется с фактическим содержанием масла 9,1% в компонентах.

использование tmdsc для повышения точности теста

более точные результаты могут быть получены с использованием технологии dsc (tmdsc), модулированной по температуре. После использования этого метода эффект релаксации энтальпии и влияние процесса плавления на измеренную кривую теплоемкости, очевидно, уменьшаются.

смесь nr / sbr и epdm / sbr была протестирована методом tmdsc. Из анализа полученной кривой видно, что отношение △ cp соответствует фактическому значению в составе.

коэффициент измеряется по dsc

коэффициент, измеряемый по tmdsc

фактическое значение в компоненте

NBR / кр

1: 0: 1

1: 0: 1

NR / SBR

4: 0: 1

3: 6: 1

3: 5: 1

эпдм / SBR

1: 3: 1

2: 0: 1

2: 0: 1

использование dma для тестирования производительности ползучести

с помощью теста dma можно понять взаимодействие между полимером и добавкой, и можно увидеть диапазон линейных отношений между напряжением и деформацией материала.

мы проверили свойства эластомеров epdm с различными добавками технического углерода в каучуковом состоянии. Результаты показали, что модуль хранения epdm, не заполненного техническим углеродом, составлял 0,5 мПа, и это значение не менялось при изменении амплитуды смещения. Однако, с При увеличении содержания сажи ее модуль также увеличивается. Однако для образца с тем же содержанием сажи модуль уменьшается при увеличении амплитуды смещения при сдвиге, поэтому связь между кривой напряжения и деформации является нелинейной, что обусловлено обратимое разрушение кластеров сажи.

заключение

Технология термического анализа может предоставить очень полную и полезную информацию для характеристики свойств материалов: для ежедневного контроля и обеспечения качества контроль отдельных технических показателей качества может быть выполнен путем выбора индивидуальной технологии термического анализа, однако исследования и разработка материалов требуют всесторонне использовать различные методы термического анализа для проведения всестороннего изучения и оценки свойств материалов.