Introducere
Poliamidele sunt polimeri semicristalini caracterizați de o bună rezistență mecanică; acest lucru le permite să fie utilizate pentru diverse aplicații tehnice, cum ar fi protecția cablurilor în industria auto și robotică. Pulberea de poliamidă este, de asemenea, un material popular pentru SLS (SinterizareSinterizarea este un proces de producție pentru formarea unui corp rezistent din punct de vedere mecanic dintr-o pulbere ceramică sau metalică. Sinterizare selectivă cu laser), o metodă de imprimare 3-D care permite crearea de obiecte de orice formă.
Cu toate acestea, poliamidele sunt, de asemenea, foarte sensibile la apă. Lanțurile moleculare ale poliamidelor conțin grupări amide polare care atrag lichide polare precum apa, astfel încât acest polimer absoarbe umiditatea prezentă în mediu. Moleculele de apă cresc volumul liber în golurile lanțului poliamidic, ceea ce duce la umflarea polimerului și la alunecarea mai ușoară a lanțurilor moleculare la sarcină mecanică. Acest lucru duce la scăderea tranziției vitroase și se numește efect de plasticizare indus de apă. [1, 2, 3]
În consecință, absorbția de apă afectează drastic proprietățile mecanice, termice și electrice ale poliamidelor. În special, creșterea conținutului de apă duce la o scădere a rigidității și rezistenței, în timp ce tenacitatea crește. [3, 4, 5]
DSC investighează influența umidității asupra tranziției sticleiDe tranziție a poliamidei
În cele ce urmează, este analizată influența umidității asupra tranziției vitroase a poliamidei 6 (PA6). În acest scop, s-au efectuat măsurători DSC pe probe care conțin diferite niveluri de conținut de apă între 0% și 4,9%.
Tabelul 1 rezumă condițiile de măsurare. Tranziția vitroasă a PA6 este de obicei suprapusă cu vârful EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic datorat evaporării apei. Acest lucru îl predestinează pentru a efectua măsurători DSC modulate în funcție de temperatură, care separă efectele de inversare (de exemplu, tranziția vitroasă) de cele care nu se inversează (de exemplu, evaporarea substanțelor volatile, întărirea) [6].
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Dispozitiv | DSC 300 Caliris®, modul H | |||
| Eșantion | Uscată (0-% umiditate) | 1.2 % umiditate | 3.3 % umiditate | 4.9-% umiditate |
| Masa probei | 9.92 mg | 10.04 mg | 10.26 mg | 10.44 mg |
| Creuzet | Concavus® (aluminiu) cu capac găurit | |||
| Interval de temperatură | -60°C până la 240°C | |||
| Viteza de încălzire | 5 K/min | |||
| Perioadă | 60 s | |||
| Amplitudine | 0.8 K | |||
Temperatura de tranziție vitroasă a PA6
Figura 1 prezintă fluxul termic total al probei cu o umiditate de 1,2%, care corespunde unei curbe DSC convenționale fără modulare. Etapa endotermală de la 38,8°C (punctul median) indică tranziția vitroasă a poliamidei 6. Cu toate acestea, această evaluare nu este exactă, deoarece tranziția vitroasă este suprapusă cu un vârf EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic, cel mai probabil din cauza eliberării inițiale de apă conținută în probă și din efecte de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare. Înainte ca topirea să aibă loc la 224,2°C (temperatura de vârf), partea amorfă a PA6 cristalizează parțial, explicând vârful ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură. exotermal de la 193,3°C (temperatura de vârf) din curba DSC.
Figura 2 prezintă fluxul termic total împreună cu semnalul DSC brut obținut în timpul măsurării modulate în funcție de temperatură. Fluxul total de căldură (linia continuă) este echivalent cu o măsurare DSC standard, astfel cum este descrisă mai sus. Semnalul brut (linia punctată) arată modul în care materialul răspunde efectiv la modularea temperaturii.
În figura 3, fluxul termic total este separat într-o parte de inversare și una de nereversare. Acest lucru permite separarea tranziției vitroase și a vârfului de evaporare. Tranziția vitroasă este detectată în partea inversă a semnalului DSC, iar efectul de evaporare în partea nereversibilă.
Ulterior, tranziția vitroasă este evaluată cu exactitate (punctul mediu la 40,4°C). Cu toate acestea, semnalul de nereversie evidențiază faptul că vârful EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic este mult mai larg decât se presupunea inițial. Acest efect datorat relaxării și evaporării este legat de o entalpie de 21,2 J/g.
Influența umidității asupra temperaturii de tranziție vitroasă a PA6
Figura 4 prezintă semnalul de inversare al diferitelor probe. Cu cât conținutul de umiditate este mai mare, cu atât temperatura de tranziție vitroasă este mai scăzută. Există o diferență de peste 70°C între tranziția vitroasă a probei uscate și a PA6 care conține 4,9% apă.
Concluzie
Datorită naturii lor higroscopice, poliamidele absorb umiditatea din mediul lor. Aceasta, la rândul său, influențează proprietățile și, prin urmare, prelucrarea materialului. Chiar și o cantitate small de apă în PA6 va reduce drastic tranziția sa vitroasă. Din acest motiv, conținutul de umiditate al probei este un parametru esențial de verificat și controlat.
O modalitate fiabilă și rapidă de a proceda este de a efectua măsurători DSC modulate în funcție de temperatură cu DSC 300 Caliris®.