60 años de NETZSCH-Gerätebau: La termobalanza en uso en el Departamento de Materiales Poliméricos de la Universidad de Bayreuth

Nuestro cliente de muchos años, la Universidad de Bayreuth, Alemania, también utiliza una TG 209 F1 Libra^®. Descubra en el siguiente informe de campo cómo el Departamento de Materiales Poliméricos de la Universidad de Bayreuth utiliza la TG 209 F1 Libra^® junto con el software NETZSCH Kinetics Neo para la predicción del comportamiento de envejecimiento de los plásticos.

Informe de usuario de la Universidad de Bayreuth:

¿Resistir los estragos del tiempo o predecirlos?

Cómo utiliza el Departamento de Materiales Poliméricos de la Universidad de Bayreuth el NETZSCH TG 209 F1 Libra^®junto con el softwareNETZSCH Kinetics Neo para la predicción del comportamiento de envejecimiento de los plásticos.

Todo el mundo conoce cosas que mejoran con el tiempo. Lo primero que nos viene a la mente es el vino tinto, o un coche bonito y bien cuidado classic. Sin embargo, a nadie se le ocurriría tener un vino tinto envejecido durante 60 años, ya que -a diferencia de los productos de NETZSCH-Gerätebau- no existe una búsqueda continua de la perfección en la elaboración del vino que garantice un nivel de calidad tan elevado.

Degradación de polímeros: un reto en la construcción

A diferencia de NETZSCH y del mencionado vino tinto, las propiedades de los polímeros no siempre mejoran con el paso del tiempo. A medida que los plásticos envejecen, sus propiedades suelen cambiar hasta que el material falla. A nivel molecular, los enlaces atómicos de las cadenas poliméricas se rompen, por lo que los grupos laterales pueden disolverse o se produce el fallo de la cadena principal. Sin embargo, la Postcristalización (cristalización en frío)La postcristalización de los plásticos semicristalinos se produce principalmente a temperaturas elevadas y una mayor movilidad molecular por encima de la transición vítrea.postcristalización, la migración de plastificantes y la formación de grietas por tensión también pueden mencionarse aquí como efectos del envejecimiento.

Todos ellos tienen en común que se producen en función de la temperatura y el tiempo, cada uno con diferentes modelos cinéticos de reacción. Sin embargo, una ventaja de las reacciones que tienen lugar es que suelen ir acompañadas de un cambio de masa. Los plastificantes que salen del volumen, como los productos gaseosos de la degradación del polímero, provocan una disminución del peso. Siguiendo este principio, se utilizan mediciones dinámicas de TGA para dilucidar la relación entre temperatura y degradación y, a partir de los datos obtenidos, se crea un modelo cinético que puede utilizarse para simulaciones en condiciones isotérmicas.

En el caso que nos ocupa, se están investigando nuevos sistemas de resina epoxi para su uso en componentes de aeronaves y, por tanto, expuestos a altas temperaturas. Estos materiales deben soportar las condiciones dadas, sin fallos, durante al menos la vida útil del conjunto, o incluso mejor, de todo el avión. Sin embargo, las pruebas reales de exposición en las condiciones de funcionamiento no pueden realizarse durante un periodo de 15 años. Por lo tanto, se buscará una alternativa de la bolsa de trucos para predecir el comportamiento de los materiales.

La termogravimetría como base de las simulaciones

En el Departamento de Materiales Poliméricos de la Universidad de Bayreuth, se utiliza un NETZSCH TG 209 F1 Libra^® para este tipo de mediciones. Las mediciones directas de temperatura realizadas por el instrumento permiten establecer con la máxima precisión la temperatura real, incluso en el caso de reacciones endo y exotérmicas. Para establecer simulaciones, se requiere un alto grado de precisión en los conjuntos de datos introducidos, ya que, de lo contrario, la propagación de errores multiplicaría las desviaciones. Gracias al interior cerámico de la TG, se pueden caracterizar incluso polímeros con productos de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición altamente corrosivos.

Modelización y predicción mediante Cinética Neo

La mayoría de las reacciones químicas no se producen en un único paso; lo mismo ocurre con las Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. reacciones de descomposición de los polímeros. Dependiendo del polímero, puede producirse una combinación de pasos paralelos y en serie. Mediante Cinética Neopueden establecerse modelos de las reacciones globales combinando estas reacciones individuales. Pueden asignarse parámetros específicos a cada paso. El programa ofrece tanto la optimización automática como el ajuste manual de cada valor. De este modo, el usuario disfruta de un máximo de posibilidades. El modelo se establece ajustándolo a los datos de medición reales. La evaluación se realiza mediante la salida del valor R² o la prueba F.

Para los casos en los que el modelo revela un error small cuando se compara con los datos medidos, se pueden calcular predicciones basadas en la función matemática del modelo. Aquí queda claro por qué es necesario un buen equipo de medición, como el TG 209 F1 Libra^®es necesario. Sólo mediante la aplicación de datos de medición exactos puede establecerse una simulación precisa que represente correctamente la realidad.

Otras aplicaciones del TG 209 F1 Libra^® en el departamento de Ingeniería de Polímeros

Además de la aplicación descrita, el TG 209 F1 Libra^® se utiliza para muchas otras caracterizaciones de materiales. Se examinan propiedades industrialmente relevantes, como el contenido de relleno de termoplásticos o el contenido en volumen de fibra de materiales compuestos. También se pueden responder preguntas científicas como la Estabilidad térmicaUn material es térmicamente estable si no se descompone bajo la influencia de la temperatura. Una forma de determinar la estabilidad térmica de una sustancia es utilizar un TGA (analizador termogravimétrico). estabilidad térmica bajo diferentes atmósferas de durómeros recientemente desarrollados. Esta versatilidad hace del TG 209F1 Libra^® un dispositivo que se utiliza constantemente en el departamento.

Felicitamos a NETZSCH-Gerätebau por su ⁶⁰ aniversario. Si NETZSCH sigue avanzando con innovación y esforzándose por alcanzar la perfección, como ha hecho en el pasado, esperamos muchos años más de fructífera colaboración.

Muchas gracias al Departamento de Materiales Poliméricos de la Universidad de Bayreuth por este interesante informe y los cordiales deseos. Esperamos seguir colaborando muchos años más