60 år med NETZSCH-Gerätebau: Termobalancen i brug på afdelingen for polymermaterialer ved universitetet i Bayreuth

Vores mangeårige kunde, universitetet i Bayreuth, Tyskland, bruger også en TG 209 F1 Libra^®. Find ud af i den følgende feltrapport, hvordan afdelingen for polymermaterialer på universitetet i Bayreuth bruger TG 209 F1 Libra^® sammen med softwaren NETZSCH Kinetics Neo til at forudsige plastens ældningsadfærd.

Brugerrapport fra universitetet i Bayreuth:

Modstå tidens tand eller forudsige den?

Hvordan afdelingen for polymermaterialer på universitetet i Bayreuth bruger NETZSCH TG 209 F1 Libra^®sammen med softwarenNETZSCH Kinetics Neo til at forudsige plastens aldringsadfærd.

Alle kender til ting, der bliver bedre med tiden. Rødvin er måske det første, man kommer til at tænke på, eller en smuk, velholdt classic bil. Men ingen ville normalt have rødvin lagret i 60 år, da der - i modsætning til produkterne fra NETZSCH-Gerätebau - ikke er nogen kontinuerlig stræben efter perfektion i vinfremstillingen for at sikre, at der opnås et så højt kvalitetsniveau.

Polymernedbrydning - en udfordring i byggeriet

I modsætning til både NETZSCH og den førnævnte rødvin bliver polymerers egenskaber desværre ikke altid bedre med tiden. Når plastik ældes, ændrer deres egenskaber sig ofte, indtil materialet svigter. På molekylært niveau brydes de atomare bindinger i polymerkæderne, hvorved sidegrupperne kan opløses, eller der opstår svigt i hovedkæden. Efterkrystallisation, migration af blødgørere og dannelse af spændingsrevner kan dog også nævnes her som aldringseffekter.

De har alle det til fælles, at de finder sted som en funktion af temperatur og tid, hver med forskellige kinetiske reaktionsmodeller. En fordel ved de reaktioner, der finder sted, er dog, at de ofte ledsages af en masseændring. Blødgørere, der forlader volumen, såsom gasformige produkter fra polymernedbrydning, forårsager et fald i vægt. Efter dette princip bruges dynamiske TGA-målinger til at belyse forholdet mellem temperatur og NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning, og - baseret på de opnåede data - oprettes en kinetisk model, som kan bruges til simuleringer under isotermiske forhold.

I det aktuelle tilfælde undersøges nye epoxyharpikssystemer til brug i flykomponenter, som dermed udsættes for høje temperaturer. Disse materialer skal kunne modstå de givne forhold uden at svigte i mindst hele enhedens levetid, eller endnu bedre, i hele flyets levetid. Reelle eksponeringstests under driftsbetingelserne kan dog ikke udføres over en periode på 15 år. Derfor vil der blive søgt efter et alternativ fra tasken med tricks til at forudsige materialeadfærd.

Termogravimetri som grundlag for simuleringer

På afdelingen for polymermaterialer ved universitetet i Bayreuth bruges en NETZSCH TG 209 F1 Libra^® til sådanne målinger. De direkte temperaturmålinger, der udføres af instrumentet, giver mulighed for den mest nøjagtige indstilling af den faktiske temperatur, selv for endo- og eksotermiske reaktioner. For at etablere simuleringer kræves der en høj grad af nøjagtighed for de indtastede datasæt, da fejlforplantning ellers ville mangedoble afvigelserne. Takket være TG'ens keramiske indre kan selv polymerer med meget korrosive nedbrydningsprodukter karakteriseres.

Modellering og forudsigelse ved hjælp af Kinetik Neo

De fleste kemiske reaktioner sker ikke i et enkelt trin; det samme gælder for NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydningsreaktioner af polymerer. Afhængigt af polymeren kan der forekomme en kombination af parallelle og serielle trin. Ved hjælp af Kinetik Neokan der opstilles modeller for de samlede reaktioner ved at kombinere disse individuelle reaktioner. Specifikke parametre kan tildeles hvert trin. Programmet tilbyder både automatisk optimering og manuel justering af hver værdi. På den måde får brugeren et maksimum af muligheder. Modellen etableres ved at tilpasse den til de faktiske måledata. Evalueringen udføres ved at udlæse R²-værdien eller F-testen.

I de tilfælde, hvor modellen afslører en small fejl i forhold til de målte data, kan der beregnes forudsigelser baseret på modellens matematiske funktion. Her bliver det klart, hvorfor godt måleudstyr, som TG 209 F1 Libra^®er nødvendigt. Kun gennem anvendelse af nøjagtige måledata kan der etableres en præcis simulering, der repræsenterer virkeligheden korrekt.

Yderligere anvendelser af TG 209 F1 Libra^® på afdelingen Polymer Engineering

Ud over den beskrevne anvendelse bruges TG 209 F1 Libra^® til mange andre materialekarakteriseringer. Industrielt relevante egenskaber undersøges, f.eks. fyldstofindholdet i termoplast eller fibervolumenindholdet i kompositmaterialer. Også videnskabelige spørgsmål som f.eks. den termiske stabilitet under forskellige atmosfærer af nyudviklede duromerer kan besvares. Denne alsidighed gør TG 209F1 Libra^® til et apparat, der konstant er i brug på afdelingen.

Vi ønsker NETZSCH-Gerätebau tillykke med ^60-års jubilæet. Hvis NETZSCH fortsætter med at gå videre med innovation og stræbe efter perfektion, som det har gjort tidligere, ser vi frem til mange flere års vellykket samarbejde.

Mange tak til afdelingen for polymermaterialer på universitetet i Bayreuth for denne interessante rapport og de varme ønsker. Vi ser også frem til mange flere års samarbejde!