Въведение
Еластомерните материали се използват в почти всички технически области поради високата си еластичност. Съществено свойство на еластомерните материали е способността им да съхраняват енергията на деформация и да я освобождават обратно в цялата система, когато е необходимо. Една от мерките за това свойство се състои в постоянните за материала възстановителни сили, които - в зависимост от системата - могат да се генерират от съхранената енергия и лесно могат да достигнат 90 % или повече от съхранената енергия. Това "ценно" свойство обаче е ограничено до тесен температурен диапазон, който определя работната и експлоатационната температура за съответното приложение. По тази причина температурното поведение на еластомерните материали е от основно значение.
За регистриране на температурното поведение на еластомерните материали се използват т.нар. температурни шумове, които обикновено могат да бъдат параметризирани при различни скорости на нагряване. Високата скорост на нагряване от 5 °C/min например е за предпочитане пред скоростта на нагряване от 1 °C/min, тъй като резултатът се получава за по-кратко време и следователно изпитването е по-бързо и по-рентабилно. Възниква обаче въпросът как да се оценят резултатите при различни скорости на нагряване.
В тази приложна бележка се разглежда този въпрос и се разглежда зависимостта на серията DMA GABO Eplexor® от скоростта на нагряване.
Условия за измерване
Бяха проведени четири температурни измервания на образци от една и съща каучукова смес от -80°C до 20°C при скорости на нагряване 1, 2, 3 и 5°C/min с DMA GABO Eplexor® 500 N (фигура 1).
Въведение
Долната работна температура на еластомерните материали е ограничена от температурата на встъкляване, Tg. Tg характеризира температурата, при която еластомерните материали преминават от твърдо и относително крехко състояние в еластично състояние, подобно на каучук. В практиката Tg се определя като максимална стойност на коефициента на загуби tanδ. Зависимостта на Tg от скоростта на нагряване е показана на фигура 1.
Фигура 2 показва, че Tg се измества към по-високи температури при по-високи скорости на нагряване. За температурна амплитуда Tg възлиза на -42,3 °C при скорост на нагряване 1 °C/min и на -41,4 °C при скорост на нагряване 5 °C/min. Това съответства на позиционна промяна на Tg от приблизително 1 °C. Максималната стойност на коефициента на загуба, tanδ, се е променила най-много с 0,01. Това наблюдение може да се илюстрира със слабата топлопроводимост на повечето пластмаси. Това води до изместване на специфичните за материала преходни ефекти, като например максимумите на релаксация или температурите на стъклопреход, към по-високи температури (в случай на положителни скорости на нагряване) или към по-ниски температури (в случай на отрицателни скорости на охлаждане). По-високата скорост на нагряване води до "ефекти на съпротивление" и пробата изостава от температурата на пещта. Следователно скорост на нагряване от 1 °C/min ще отрази правилно специфичните за пробата ефекти, докато високата скорост на нагряване ще доведе до изместване на тези ефекти по температурната скала.
Резюме
Тези минимални измествания на позицията на Tgи максимума на коефициента на загуба, tanδ, в резултат на различните скорости на нагряване се дължат на много доброто разпределение на температурата в серията DMA GABO Eplexor®, постигнато чрез използване на вентилатор в измервателната камера. Пряка последица от тези констатации е намаляването на времето за измерване, необходимо за температурни измервания, чрез използване на по-високи скорости на нагряване, например 5 °C/min вместо например 1 °C/min. Предпоставка за това е познаването на зависимостта на Tg на изпитваните материали от скоростта на нагряване.