60 lat NETZSCH-Gerätebau: Termowaga w użyciu na Wydziale Materiałów Polimerowych Uniwersytetu w Bayreuth

Nasz wieloletni klient, Uniwersytet w Bayreuth w Niemczech, również korzysta z TG 209 F1 Libra^®. Z poniższego raportu terenowego dowiesz się, w jaki sposób Katedra Materiałów Polimerowych na Uniwersytecie w Bayreuth wykorzystuje TG 209 F1 Libra^® w połączeniu z oprogramowaniem NETZSCH Kinetics Neo do przewidywania starzenia się tworzyw sztucznych.

Raport użytkownika z Uniwersytetu w Bayreuth:

Oprzeć się spustoszeniom czasu czy je przewidzieć?

W jaki sposób Wydział Materiałów Polimerowych Uniwersytetu w Bayreuth wykorzystuje urządzenie NETZSCH TG 209 F1 Libra^®w połączeniu z oprogramowaniemNETZSCH Kinetics Neo do przewidywania starzenia się tworzyw sztucznych.

Każdy zna rzeczy, które z czasem stają się lepsze. Czerwone wino może być pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl; lub piękny, dobrze utrzymany classic samochód. Jednak nikt nie chciałby, aby czerwone wino leżakowało przez 60 lat, ponieważ - w przeciwieństwie do produktów NETZSCH-Gerätebau - nie ma ciągłego dążenia do perfekcji w produkcji wina, aby zapewnić osiągnięcie tak wysokiego poziomu jakości.

Degradacja polimerów - wyzwanie w budownictwie

W przeciwieństwie zarówno do NETZSCH, jak i wspomnianego wcześniej czerwonego wina, właściwości polimerów niestety nie zawsze poprawiają się wraz z upływem czasu. W miarę starzenia się tworzyw sztucznych ich właściwości często ulegają zmianie, aż w końcu materiał ulega zniszczeniu. Na poziomie molekularnym wiązania atomowe w łańcuchach polimerowych pękają, przez co grupy boczne mogą się rozpuszczać lub dochodzi do uszkodzenia głównego łańcucha. Jako efekty starzenia można również wymienić postkrystalizację, migrację plastyfikatora i powstawanie pęknięć naprężeniowych.

Wszystkie one mają tę wspólną cechę, że zachodzą w funkcji temperatury i czasu, a każda z nich ma różne modele reakcji kinetycznych. Zaletą zachodzących reakcji jest jednak to, że często towarzyszy im zmiana masy. Plastyfikatory opuszczające objętość, takie jak gazowe produkty degradacji polimeru, powodują spadek masy. Zgodnie z tą zasadą, dynamiczne pomiary TGA są wykorzystywane do wyjaśnienia zależności między temperaturą a degradacją i - w oparciu o uzyskane dane - tworzony jest model kinetyczny, który można wykorzystać do symulacji w warunkach izotermicznych.

Obecnie badane są nowatorskie systemy żywic epoksydowych do stosowania w komponentach samolotów, które są narażone na działanie wysokich temperatur. Materiały te muszą wytrzymać dane warunki, bez awarii, przez co najmniej cały okres użytkowania zespołu, a nawet lepiej, całego samolotu. Rzeczywiste testy ekspozycji w warunkach operacyjnych nie mogą być jednak przeprowadzane przez okres 15 lat. W związku z tym poszukiwana będzie alternatywa dla przewidywania zachowania materiału.

Termograwimetria jako podstawa symulacji

Na Wydziale Materiałów Polimerowych Uniwersytetu w Bayreuth do takich pomiarów wykorzystywany jest aparat NETZSCH TG 209 F1 Libra^® jest używany do takich pomiarów. Bezpośrednie pomiary temperatury wykonywane przez urządzenie pozwalają na najdokładniejsze ustawienie rzeczywistej temperatury, nawet w przypadku reakcji endo- i egzotermicznych. Do tworzenia symulacji wymagany jest wysoki stopień dokładności wprowadzanych zestawów danych, ponieważ w przeciwnym razie propagacja błędów zwielokrotniłaby odchylenia. Dzięki ceramicznemu wnętrzu TG można scharakteryzować nawet polimery o wysoce korozyjnych produktach rozkładu.

Modelowanie i przewidywanie za pomocą Kinetyka Neo

Większość reakcji chemicznych nie przebiega jednoetapowo; to samo dotyczy reakcji rozkładu polimerów. W zależności od polimeru może wystąpić kombinacja etapów równoległych i szeregowych. Za pomocą oprogramowania Kinetics Neomożna utworzyć modele ogólnych reakcji poprzez połączenie tych indywidualnych reakcji. Do każdego etapu można przypisać określone parametry. Program oferuje zarówno automatyczną optymalizację, jak i ręczną regulację każdej wartości. W ten sposób użytkownik zyskuje maksimum możliwości. Model jest tworzony poprzez dopasowanie go do rzeczywistych danych pomiarowych. Ocena jest przeprowadzana poprzez wyprowadzenie wartości R² lub testu F.

W przypadkach, w których model ujawnia błąd small w porównaniu z danymi pomiarowymi, przewidywania można obliczyć na podstawie funkcji matematycznej modelu. W tym miejscu staje się jasne, dlaczego niezbędny jest dobry sprzęt pomiarowy, taki jak TG 209 F1 Libra^®jest niezbędny. Tylko dzięki zastosowaniu dokładnych danych pomiarowych można stworzyć precyzyjną symulację, która prawidłowo odzwierciedla rzeczywistość.

Dalsze zastosowania TG 209 F1 Libra^® na wydziale Inżynierii Polimerów

Oprócz opisanego zastosowania TG 209 F1 Libra^® jest wykorzystywany do wielu innych charakterystyk materiałowych. Badane są właściwości istotne dla przemysłu, takie jak zawartość wypełniacza w tworzywach termoplastycznych lub zawartość objętościowa włókien w materiałach kompozytowych. Można również odpowiedzieć na pytania naukowe, takie jak Stabilność termicznaMateriał jest stabilny termicznie, jeśli nie ulega rozkładowi pod wpływem temperatury. Jednym ze sposobów określenia stabilności termicznej substancji jest użycie analizatora termograwimetrycznego (TGA). stabilność termiczna w różnych atmosferach nowo opracowanych duromerów. Ta wszechstronność sprawia, że TG 209F1 Libra^® jest urządzeniem, które jest stale używane na wydziale.

Gratulujemy firmie NETZSCH-Gerätebau ^60-lecia istnienia. Jeśli firma NETZSCH będzie nadal wprowadzać innowacje i dążyć do doskonałości, tak jak to miało miejsce w przeszłości, mamy nadzieję na wiele kolejnych lat udanej współpracy.

Bardzo dziękujemy Wydziałowi Materiałów Polimerowych Uniwersytetu w Bayreuth za ten interesujący raport i ciepłe życzenia. My również z niecierpliwością czekamy na kolejne lata współpracy!