소개
엘라스토머 소재는 높은 탄성으로 인해 거의 모든 기술 분야에서 사용되고 있습니다. 엘라스토머 소재의 필수 속성은 변형 에너지를 저장했다가 필요할 때 전체 시스템으로 다시 방출하는 기능입니다. 이 속성의 한 가지 척도는 시스템에 따라 저장된 에너지에서 생성될 수 있는 재료 내재 복원력으로 구성되며, 이는 저장된 에너지의 90% 이상에 달할 수 있습니다. 그러나 이 "가치 있는" 속성은 각 애플리케이션의 작동 및 작동 온도를 정의하는 좁은 온도 범위로 제한됩니다. 이러한 이유로 엘라스토머 소재의 온도 거동은 매우 중요합니다.
소위 온도 스윕은 엘라스토머 소재의 열 거동을 기록하는 데 사용되며, 일반적으로 다양한 가열 속도에서 파라미터화할 수 있습니다. 예를 들어, 분당 5°C의 높은 가열 속도는 분당 1°C의 가열 속도보다 더 짧은 시간에 결과를 얻을 수 있고 따라서 테스트가 더 빠르고 비용 효율적이기 때문에 선호됩니다. 그러나 다양한 가열 속도에 대한 결과를 평가하는 방법에 대한 의문이 생깁니다.
이 애플리케이션 노트에서는 이 문제를 해결하고 DMA GABO Eplexor® 시리즈의 가열 속도 의존성을 살펴봅니다.
측정 조건
동일한 고무 화합물 샘플에 대해 -80°C ~ 20°C에서 1, 2, 3, 5°C/min의 가열 속도로 4번의 온도 스윕을 DMA GABO Eplexor® 500 N으로 수행했습니다(그림 1).
소개
엘라스토머 소재의 낮은 작동 온도는 유리 전이 온도인 Tg에 의해 제한됩니다. Tg는 엘라스토머 소재가 단단하고 상대적으로 부서지기 쉬운 상태에서 고무와 같은 탄성 상태로 변하는 온도를 나타냅니다. 실제로 Tg는 손실 계수 tanδ의 최대값으로 정의됩니다. Tg의 가열 속도 의존성은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 2는 가열 속도가 높을수록 Tg가 더 높은 온도로 이동하는 것을 보여줍니다. 온도 스윕의 경우, 가열 속도가 1°C/min인 경우 Tg는 -42.3°C, 가열 속도가 5°C/min인 경우 -41.4°C가 됩니다. 이는 약 1°C의 Tg 위치 변화에 해당합니다. 손실 계수인 tanδ의 최대값은 최대 0.01까지 변경되었습니다. 이러한 관찰은 대부분의 플라스틱의 열전도율이 낮다는 점으로 설명할 수 있습니다. 이로 인해 이완 최대치 또는 유리 전이 온도와 같은 재료별 전이 효과가 더 높은 온도(가열 속도가 양수인 경우)로 이동하거나 더 낮은 온도(냉각 속도가 음수인 경우)로 이동합니다. 가열 속도가 높을수록 "드래그 효과"가 발생하고 시료가 용광로 온도보다 뒤처집니다. 따라서 1°C/min의 가열 속도는 샘플별 효과를 정확하게 반영하는 반면, 높은 가열 속도는 온도 눈금에서 이러한 효과의 변화를 유발합니다.
요약
다양한 가열 속도에 따른 Tg위치의 최소 변화와 손실 계수인 tanδ의 최대 값은 측정 챔버에 팬을 사용하여 달성한 DMA GABO Eplexor® 시리즈 내부의 매우 우수한 온도 분포에 기인합니다. 이러한 결과의 직접적인 결과는 예를 들어 1°C/min 대신 5°C/min과 같이 더 높은 가열 속도를 사용함으로써 온도 스윕에 필요한 측정 시간을 단축할 수 있다는 것입니다. 이를 위한 전제 조건은 테스트 대상 물질의 Tg의 가열 속도 의존성에 대한 지식입니다.