La tecnología de análisis térmico es un grupo de tecnologías para caracterizar la relación entre las propiedades de los materiales y la temperatura. es ampliamente utilizado en la caracterización cualitativa y cuantitativa de las propiedades térmicas, físicas, mecánicas y de estabilidad de los materiales, y tiene una importancia práctica muy importante para la investigación y el desarrollo de materiales y el control de calidad en la producción. En la actualidad, la tecnología de análisis térmico se está convirtiendo cada vez más en uno. De los medios indispensables e importantes en la investigación, desarrollo y control de calidad de materiales de caucho.

La tecnología de análisis térmico es un grupo de tecnologías para caracterizar la relación entre las propiedades de los materiales y la temperatura. se usa ampliamente en la caracterización cualitativa y cuantitativa de las propiedades térmicas, físicas, mecánicas y de estabilidad de los materiales, y tiene una importancia práctica muy importante para la investigación y el desarrollo de materiales y el control de calidad en los métodos de análisis térmico de producción. Entre los siguientes:

* dsc es una técnica para medir el cambio de flujo de calor de una muestra con temperatura o tiempo a una temperatura programada. Por lo tanto, al utilizar esta técnica, el efecto térmico de bandejas de muestra de análisis térmico en la muestra, como fusión, transición sólido-sólido, reacción química Puede ser estudiada, etc.

* tga es una técnica para medir el cambio de calidad de la muestra con la temperatura o el tiempo en una atmósfera determinada usando un análisis de tga crisoles . utilizando esta técnica, se pueden estudiar procesos como la volatilización o la degradación acompañados por un cambio de calidad. Si se usa una tecnología combinada de tga-ftir o tga-ftir, el gas emitido también se puede analizar para obtener información más completa y precisa.

* tma puede medir el cambio de desplazamiento de la muestra bajo cierta tensión. Con dma, las propiedades viscoelásticas del material se pueden estudiar en un amplio rango de frecuencias, y se puede obtener el módulo mecánico y el comportamiento de amortiguamiento del material.

En la actualidad, la tecnología de análisis térmico se está convirtiendo cada vez más en uno de los medios indispensables e importantes en la investigación, el desarrollo y el control de calidad de los materiales de caucho. La tecnología de análisis térmico puede proporcionar los siguientes índices de rendimiento para materiales de caucho:

dsc

tga

tma

dma

lentes de transición

análisis de composición

Estabilidad térmica, estabilidad a la oxidación, degradación.

Energía viscoelástica, módulo elástico.

comportamiento de amortiguación

contenido de relleno, contenido de negro de carbono

Evaporación, vaporización, adsorción, desorción.

temperatura de reblandecimiento

Expansión, contracción, disolución en disolvente.

vulcanización

derritiéndose, cristalizando

reacciones de entalpias

caracterización de aditivos

este documento presenta brevemente la posibilidad de aplicar diferentes técnicas de análisis térmico en la evaluación de propiedades de materiales desde diferentes ángulos.

introducción de la aplicación

tga fue utilizado para el análisis de la composición

tga se utiliza a menudo para el análisis de la composición. Se puede utilizar para observar y analizar los cambios de peso de las muestras en el bandejas de muestra dsc debido a la evaporación, pirólisis, combustión, etc. el tamaño de la etapa de ingravidez está directamente relacionado con el contenido de componentes volátiles (como plastificantes, disolventes, etc.) y productos de descomposición. En el análisis del caucho, cuando el polímero se descompone A alta temperatura, la atmósfera cambia de atmósfera inerte a oxidante, el negro de carbón se quemará y la materia inorgánica y la ceniza permanecerán en el residuo. Para la mezcla de polímeros, si el rango de temperatura de descomposición de cada componente es diferente, el tga puede ser diferente. utilizado para determinar el contenido de cada componente. La siguiente figura muestra varios elastómeros que contienen caucho natural. el segundo componente polimérico es epdm (a), br (b) o sbr (c), respectivamente. De la etapa de ingravidez de la curva tga, el contenido de cada componente puede verse claramente, incluido (1) el componente volátil, (2) caucho natural (nr), (3) segundo componente polimérico correspondiente y (4) negro de carbón. El residuo es un compuesto inorgánico. Los resultados del análisis de la curva coinciden con los valores teóricos.

Identificación de polímeros por dsc.

si la temperatura de descomposición a alta temperatura de cada componente en la mezcla de polímeros altos es similar, entonces cuando se usa tga para el análisis, solo se puede obtener el contenido total de polímero y los componentes no se pueden separar. Sin embargo, por dsc, los componentes pueden ser distingue de acuerdo con su transición vítrea. La temperatura de transición vítrea tg indica el tipo de polímero, mientras que la altura △ cp de la etapa de transición vítrea refleja el contenido de polímero. Por ejemplo, para las mezclas nbr / cr, la transición vítrea de cr y nbr. se puede separar claramente. la relación entre la altura del escalón es de aproximadamente 1: 1, lo que es bastante consistente con los resultados teóricos de nbr con un contenido de 24.4% y cr con un contenido de 24.4% en la ecuación. el análisis de resultados para otros elastómeros no es muy preciso porque el segundo pico de transición vítrea se solapa con el pico de relajación de entalpía o el pico de fusión.

Análisis de rendimiento mecánico utilizando dma.

dma puede proporcionarnos un comportamiento viscoelástico macroscópico y propiedades microscópicas de los materiales. Esto puede explicarse por sbr con diferentes grados de vulcanización debajo. Durante el proceso de transición vítrea, el módulo de almacenamiento g 'disminuyó en aproximadamente 3 órdenes de magnitud, mientras que el módulo de pérdida g "presentó un pico. a medida que aumenta el grado de vulcanización, la transición vítrea se desplaza a una temperatura más alta. Cuando el material está en el estado de goma, g 'depende del grado de vulcanización. Debido al flujo viscoso, el módulo de almacenamiento g' de sb r1 con un grado de vulcanización relativamente bajo disminuye con el aumento de temperatura. Cuando la densidad de reticulación es relativamente alta, g 'aumenta linealmente con la temperatura. Por lo tanto, podemos determinar la densidad de reticulación del material de acuerdo con su módulo en el estado de caucho. , y su densidad de reticulación k puede estimarse de acuerdo con la ecuación k = g / (2rt rho). A través del cálculo, la densidad de reticulación de sbr 3 es 1.07 × 10 - 4 mol / g, y el de sbr 4 es 2.03 × 10 - 4 mol / g. La relación de estos dos valores es consistente con la relación de contenido de azufre en los dos materiales.

La separación de picos se llevó a cabo mediante prueba de tga en condiciones de vacío.

a veces, la evaporación del plastificante y la descomposición del polímero se superponen entre sí. En este caso, la prueba de tga a una presión más baja (vacío) a menudo puede conducir a una mejor separación de los dos procesos, lo que, por supuesto, aumenta la precisión del resultado. análisis.

en el siguiente ejemplo, el elastómero nr / sbr se probó a presión normal y se determinó que el contenido de componentes volátiles era de aproximadamente 6.3% a una presión de 10 mbar, repetimos este experimento y encontramos que el contenido de componentes volátiles era de aproximadamente 9.2 %, que estuvo en buen acuerdo con el contenido real de 9.1% de aceite en los componentes.

usando tmdsc para aumentar la precisión de la prueba

se pueden obtener resultados más precisos mediante el uso de la tecnología dsc (tmdsc) modulada por temperatura. Después de usar esta técnica, el efecto de relajación de la entalpía y la influencia del proceso de fusión en la curva de capacidad de calor medida obviamente se reducen.

la mezcla de nr / sbr y epdm / sbr se probó mediante el método tmdsc. A través del análisis de la curva obtenida, se puede ver que la relación de △ cp es consistente con el valor real en la composición.

la relación medida por dsc

la relación medida por tmdsc

el valor real en el componente

nbr / cr

1: 0: 1

1: 0: 1

nr / sbr

4: 0: 1

3: 6: 1

3: 5: 1

epdm / sbr

1: 3: 1

2: 0: 1

2: 0: 1

usando dma para probar el rendimiento de fluencia

utilizando la prueba dma, se puede entender la interacción entre el polímero y el aditivo, y se puede ver el rango de relación lineal entre la tensión y la deformación del material.

probamos las propiedades de los elastómeros de epdm con diferentes adiciones de negro de humo en estado de goma. Los resultados mostraron que el módulo de almacenamiento de epdm sin relleno de negro de humo fue de 0.5 mpa, y este valor no cambió con el cambio de la amplitud de desplazamiento. Sin embargo, con el aumento del contenido de negro de carbono, su módulo también aumenta. Sin embargo, para una muestra con el mismo contenido de negro de humo, el módulo disminuye cuando aumenta la amplitud del desplazamiento de corte, por lo que la relación entre el esfuerzo y la curva de deformación no es lineal, lo cual es causado por La destrucción reversible de los racimos de negro de carbón.

conclusión

La tecnología de análisis térmico puede proporcionar información muy completa y útil para caracterizar las propiedades de los materiales: para el control y la garantía diarios de la calidad, el control de los indicadores técnicos de la calidad individual se puede completar seleccionando la tecnología de análisis térmico individual, sin embargo, la investigación y el desarrollo de los materiales necesitan utilizar de forma integral diversas técnicas de análisis térmico para realizar un estudio y evaluación exhaustivos de las propiedades de los materiales.