A escolha certa - Comparação dos modos de medição de tensão, flexão e cantilever duplo no DMA usando o PE como exemplo

Introdução

Diferentes tipos de carga são usados no DMA. A amostra é carregada em EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão, compressão, flexão ou cisalhamento. Muitas vezes, a carga aplicada é determinada pela aplicação futura, mas, às vezes, o tipo de carga pode ser livremente selected. Em qualquer caso, surge a questão de saber até que ponto os resultados são comparáveis. Nesta nota de aplicação, os modos de carga que são particularmente relevantes para as aplicações de polímeros - EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão, flexão livre (flexão de 3 pontos) e flexão fixada (cantilever duplo) - são comparados.

Medição comparativa de PE-HD

Como exemplo, um termoplástico semicristalino, PE-HD, foi investigado em um DMA GABO Eplexor^® 500 N (figura 1). O material era uma folha homogênea dividida em amostras dimensionalmente precisas com dimensões de 55 x 5 x 2 mm por meio de uma fresadora.

Para obter um efeito máximo de medição, a amostra de tração é fixada em um comprimento de 35 mm. Na flexão de 3 pontos, uma largura de suporte de 30 mm é selected, pois esse é um bom compromisso entre vários fatores. Com larguras de suporte ainda smallmenores, os efeitos de contato indesejáveis nos pontos de apoio desempenham um papel mais importante: Com larguras de rolamento larger, a amostra se dobra demais na faixa de amolecimento, o que faz com que as tensões de tração sejam cada vez mais sobrepostas e a medição não produza mais resultados significativos.

Com material e dimensões idênticos, a amostra é muito mais rígida em EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão do que em flexão. Dessa forma, são necessários mais de 50 N de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão para atingir a deformação dinâmica de 0,1%. largeNa flexão, foi definida uma deformação-alvo de 0,15% para aumentar os efeitos de medição na faixa de amolecimento e também para obter compressão suficiente nos suportes da flexão livre. No entanto, na flexão fixada (cantilever duplo), 9 N são suficientes para atingir a deformação-alvo e, na flexão livre, até mesmo 5 N são suficientes. Assim, as deformações dinâmicas estão sempre na faixa elástica linear (a norma ISO 6721 estipula uma deformação máxima típica de 0,2%). Para a carga estática, um controle proporcional (FStat = PF * FDyn) é usado em todos os casos. As medições são realizadas na faixa de temperatura de -150°C a +150°C a uma taxa de aquecimento de 2 K/min. Os parâmetros de medição estão resumidos na tabela 1.

Como pode ser visto na figura 2, o módulo de Young versus temperatura é largepraticamente idêntico para os diferentes modos de carga; para um material homogêneo, portanto, não é necessário distinguir entre um módulo de flexão e um de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão. O Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento E* é inicialmente medido um pouco mais baixo em EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão a -150°C do que em flexão, mas, depois disso, os módulos de armazenamento em EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão e flexão livre são largepraticamente idênticos. Na faixa de amolecimento, a amostra será fortemente deformada nos suportes de amostra de flexão. É por isso que aqui é possível medir módulos um pouco menores no modo de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão.

Na flexão fixada (cantilever duplo), o Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento medido é um pouco menor a partir de aproximadamente -50°C. Esse comportamento também se reflete no Módulo de viscosidadeO módulo complexo (componente viscoso), módulo de perda ou G'', é a parte "imaginária" das amostras do módulo complexo geral. Esse componente viscoso indica a resposta do tipo líquido, ou fora de fase, da amostra que está sendo medida. módulo de perda E": Embora os valores em EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão e flexão sejam muito semelhantes, os valores medidos em flexão fixada se desviam um pouco (curva verde). Considera-se que a razão para isso é que um estado de EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse complexo já ocorre na amostra durante a fixação e, em contraste com a situação de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão, não é mais possível compensar a expansão linear adicional da amostra. Especialmente durante uma varredura de temperatura, também são geradas tensões térmicas adicionais que estressam ainda mais a amostra.

Tabela 1: Parâmetros de medição usados e força necessária

Informações gerais sobre o uso de modos de carga

Quando uma amostra é dobrada, a tensão aplicada varia ao longo da seção transversal. No caso mostrado na figura 3, uma tensão de compressão atua no lado superior da amostra e uma tensão de tração no lado inferior. Além disso, o momento de flexão e também a tensão variam ao longo do comprimento da amostra. Isso significa que as deformações ou tensões especificadas na flexão sempre se aplicam apenas às fibras externas e ao comprimento no centro da amostra.

Se o comportamento do material depender da deformação, basicamente faz pouco sentido medir em flexão. Portanto, na ISO 6721, um modo de medição com estado de tensão uniforme - ou seja, tensão, compressão ou cisalhamento - também é geralmente recomendado para polímeros não lineares. Com relação às dimensões da amostra, a ISO 6721 impõe algumas restrições que estão resumidas na tabela 2.

Tabela 2: Geometrias de amostra permitidas de acordo com a ISO 6721

Isso é para garantir que a fixação ou o armazenamento exerça apenas uma influência relativamente pequena nos resultados. Na prática, desvios relativamente grandes costumam aparecer, especialmente na flexão fixada para amostras mais rígidas. Portanto, recomenda-se testar apenas amostras relativamente finas ou macias com o suporte de amostras de cantiléver duplo.

Conclusão

Os plásticos são medidos principalmente em tensão, flexão livre ou com grampo. Usando o exemplo de uma amostra homogênea de PE-HD, foi possível mostrar que resultados quase idênticos são obtidos em tensão e flexão livre sob condições ideais, enquanto pequenos desvios ocorrem em flexão fixada (cantilever duplo).

Se um material for dependente da amplitude, a amostra deverá ser medida em tensão. O DMA GABO Eplexor^® 500 N oferece todas as possibilidades para esse fim.