الصقيع تحت شجرة عيد الميلاد: لماذا يعتبر اختبار المواد تحت الصفر المئوي مهماً

أهم التحديات المادية - وكيف يجعلها موقع NETZSCH مرئية للعيان

1. الانتقال الزجاجي: عندما تفقد المواد البلاستيكية مرونتها

تعد درجة حرارة التحول الزجاجي (_Tg) معلمة حاسمة للبوليمرات، ليس فقط في فصل الشتاء. فوق T_(g) يظل البلاستيك مرنًا، ولكن تحت درجة الحرارة هذه، يصبح البلاستيك قاسيًا وهشًا ويمكن أن ينكسر. وهذا يعني أن الخصائص اللزوجة المرنة للبوليمر تتغير بشكل كبير في نطاق الانتقال الزجاجي. لذلك فإن معرفة درجة حرارة الانتقال الزجاجي مهمة جدًا لتقييم السلوك الميكانيكي وكذلك درجات حرارة المعالجة والتطبيق.

لنأخذ البولي بروبيلين (PP) كمثال: إنه خفيف الوزن وغير مكلف وغالبًا ما يستخدم لنجوم عيد الميلاد الخارجية. ومع ذلك، تتراوح درجة حرارة التحول الزجاجي (_Tg) عادةً ما بين -20 درجة مئوية و+20 درجة مئوية - بالضبط في نطاق درجات حرارة الشتاء. وهذا يعني أنه خلال ليالي الشتاء المعتادة، يمكن أن يتحول PP من مادة مرنة إلى حالة أكثر صلابة وهشاشة. وهذا يزيد من خطر التشقق أو التعطل، حتى في ظل small الضغوط الميكانيكية مثل الرياح أو المناولة أو قوى التركيب.

نظرًا لأن البولي بروبيلين بروبيلين مادة شبه بلورية، يمكن الكشف عن الانتقال الزجاجي في قياسات المسعر بالمسح التفاضلي (DSC) بدرجات متفاوتة اعتمادًا على درجة تبلور البوليمر. وهذا يجعل طرق التحليل الإضافية مفيدة، مثل DMA (التحليل الميكانيكي الديناميكي) أو قياس الانسيابية الدورانية (وضع التذبذب). لا تتردد في الاتصال بنا، وسنساعدك في اختيار الطريقة المناسبة لمادتك.

وهناك طريقة أخرى وهي التوصيف الحراري لـ PTFE باستخدام مزيج من DSC وDMA وريولوجيا الانسيابية: توضح المذكرة التطبيقية التالية NETZSCH أن الكشف عن الانتقال الزجاجي في البوليمرات شبه البلورية باستخدام DSC يمكن أن يكون صعبًا. هذا السلوك مناسب أيضًا للبلاستيك المستخدم عادةً في زينة عيد الميلاد، مثل PET أو PP. وهنا أيضًا، يوفر الجمع بين DSC والتحليل الانسيابي أو الميكانيكي الديناميكي صورة أكثر اكتمالاً لسلوك الانتقال الحراري الميكانيكي.

مثال تطبيقي آخر هو التوصيف الحراري للبوليمر PTFE، وهو بوليمر يستخدم كثيرًا في التطبيقات الخارجية. وهنا، يوفر الجمع بين طرق التحليل المختلفة - DSC وDMA ومقياس الانسيابية - صورة أكثر اكتمالاً للسلوك الحراري واللزوجة المرنة.

اقرأ المذكرة التطبيقية الكاملة هنا:

2. ثبات الأبعاد، والالتواء، ومخاليط المواد

تتكون العديد من الزخارف الخارجية من عدة مواد، مثل العلب البلاستيكية أو الأقواس المعدنية أو المواد اللاصقة أو الطلاءات. تتفاعل هذه المواد بشكل مختلف مع التغيرات في درجات الحرارة وتتقلص أو تتمدد بدرجات متفاوتة في البرد أو الحرارة.

ماذا يحدث بعد ذلك؟ يمكن أن يحدث التواء أو تشوه أو تشقق أو تشققات دقيقة أو تراكم إجهاد في طبقات اللصق أو الطلاء.

باستخدام TMA (التحليل الميكانيكي الحراري) أو DIL (قياس التمدد)نحدد بدقة كيف تتغير أبعاد المواد مع تغيرات درجة الحرارة وأين تكمن المخاطر المحتملة في المنتج نتيجة لذلك.

اقرأ مقال مدونتنا "معامل التمدد الحراري: خاصية المواد الحاسمة" لمزيد من المعلومات. ويؤكد على أن معامل التمدد الحراري (معامل التمدد الحراري الخطي (CLTE/CTE)يصف معامل التمدد الحراري الخطي (CLTE) التغير في طول المادة كدالة لدرجة الحرارة.CTE) هو معلمة أساسية لفهم سلوك درجة حرارة المواد - خاصةً عند الجمع بين مواد مختلفة.

3. شمس الشتاء والأشعة فوق البنفسجية: الإجهاد الصامت على المواد

لا تحدث شيخوخة الأشعة فوق البنفسجية في الصيف فقط. يمكن لأشعة الشمس في فصل الشتاء وانعكاسات الثلوج وحتى إضاءة الشوارع أن تتسبب أيضًا في التعرض للأشعة فوق البنفسجية، مما يزيد من إضعاف المواد البلاستيكية مثل البولي بروبلين (PP). وتشمل العواقب المحتملة تغير اللون (الاصفرار) أو التشقق أو فقدان الخواص الميكانيكية.

تقنية التحاليل الضوئية للت خزين الكهروضوئي، وهي مزيج من تقنية التحاليل الضوئية للتخزين الكهروضوئي (مثل NETZSCH DSC 300 Caliris^®) ومصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجيةOmniCure^® ، مناسبة بشكل خاص لدراسة التفاعلات المستحثة ضوئيًا وتأثير مثبتات الأشعة فوق البنفسجية. وهذا يسمح بتحليل المواد حراريًا تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

تعرف على المزيد حول التحليل باستخدام DSC الضوئي:

وبالإضافة إلى ذلك، يتيح تحديد زمن تحريض الأكسدة (OIT، درجة حرارة تحريض الأكسدة المتساوية أو درجة حرارة تحريض الأكسدة (OOT، الديناميكية) باستخدام DSC استخلاص استنتاجات حول الاستقرار التأكسدي النسبي للبولي أوليفين. بينما يتم تحديد درجة حرارة الحث التأكسدي عند درجة حرارة ثابتة، بينما تصف درجة حرارة الأكسدة الحثية (OOT) نقطة درجة الحرارة في القياس الديناميكي التي يبدأ عندها التفاعل في جو يحتوي على الأكسجين. وتوفر كلتا الطريقتين معلومات حول ما إذا كانت المواد تالفة بالفعل أو ما إذا كانت المثبتات المختارة مناسبة أو كافية للاستخدام المقصود من حيث النوع والكمية.

يعد هذا مؤشرًا لتقدير مدى قدرة الزخرفة على تحمل عدة فصول شتاء - وليس فقط الفصل الأول.

اقرأ مثالاً على تطبيق لمقاومة الأكسدة للبوليمرات هنا: