Introdução
Os materiais de elastômero são empregados em quase todos os campos técnicos devido à sua alta elasticidade. Uma propriedade essencial dos materiais de elastômero é a capacidade de armazenar energia de deformação e liberá-la de volta para todo o sistema, quando necessário. Uma medida dessa propriedade consiste nas forças de restauração imanentes ao material, que, dependendo do sistema, podem ser geradas a partir da energia armazenada e podem facilmente chegar a 90% ou mais da energia armazenada. Essa propriedade "valiosa" está restrita, no entanto, a uma faixa estreita de temperatura que define as temperaturas de operação e de trabalho para a respectiva aplicação. Por esse motivo, o comportamento dos materiais de elastômero em relação à temperatura é de importância fundamental.
As chamadas varreduras de temperatura são usadas para registrar o comportamento térmico dos materiais de elastômero, que geralmente podem ser parametrizados em diferentes taxas de aquecimento. Uma alta taxa de aquecimento de 5°C/min, por exemplo, é preferível a uma taxa de aquecimento de 1°C/min, pois o resultado é obtido em um tempo menor e, portanto, o teste é mais rápido e econômico. No entanto, surge a questão de como avaliar os resultados de diferentes taxas de aquecimento.
Esta Nota de Aplicação aborda essa questão e examina a dependência da taxa de aquecimento da série DMA GABO Eplexor®.
Condições de medição
Quatro varreduras de temperatura em amostras do mesmo composto de borracha foram realizadas de -80°C a 20°C a taxas de aquecimento de 1, 2, 3 e 5°C/min com o DMA GABO Eplexor® 500 N (figura 1).
Introdução
A temperatura operacional mais baixa dos materiais de elastômero é limitada pela temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea, Tg. A Tg caracteriza a temperatura na qual os materiais de elastômero mudam de um estado duro e relativamente frágil para um estado elástico semelhante ao da borracha. Na prática, a Tg é definida como o máximo do fator de perda tanδ. A dependência da taxa de aquecimento da Tg é mostrada na figura 1.
A Figura 2 mostra que a Tg é deslocada para temperaturas mais altas com taxas de aquecimento mais altas. Para uma varredura de temperatura, a Tg chega a -42,3 °C em uma taxa de aquecimento de 1 °C/min e a -41,4 °C em uma taxa de aquecimento de 5 °C/min. Isso corresponde a uma mudança de posição da Tg de aproximadamente 1 °C. O máximo do fator de perda, tanδ, foi alterado em 0,01, no máximo. Essa observação pode ser ilustrada pela baixa Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica da maioria dos plásticos. Isso causa uma mudança nos efeitos de transição específicos do material, como máximos de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento ou temperaturas de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea, para temperaturas mais altas (no caso de taxas de aquecimento positivas) ou para temperaturas mais baixas (no caso de taxas de resfriamento negativas). Uma taxa de aquecimento mais alta leva a "efeitos de arrasto" e a amostra fica atrás da temperatura do forno. Portanto, uma taxa de aquecimento de 1°C/min refletirá corretamente os efeitos específicos da amostra, enquanto uma taxa de aquecimento alta causará um deslocamento desses efeitos na escala de temperatura.
Resumo
Esses deslocamentos mínimos da posição da Tge o máximo do fator de perda, tanδ, como resultado das diferentes taxas de aquecimento, devem-se a uma distribuição de temperatura muito boa dentro da série DMA GABO Eplexor®, obtida com o uso de um ventilador na câmara de medição. Uma consequência direta dessas descobertas é a redução do tempo de medição necessário para as varreduras de temperatura por meio do uso de taxas de aquecimento mais altas, por exemplo, 5°C/min em vez de, por exemplo, 1°C/min. Um pré-requisito para isso é o conhecimento da dependência da taxa de aquecimento da Tg dos materiais testados.