Introducere
Materialele elastomerice sunt utilizate în aproape toate domeniile tehnice datorită elasticității lor ridicate. O proprietate esențială a materialelor elastomerice este capacitatea de a stoca energia de deformare și de a o elibera înapoi întregului sistem, atunci când este necesar. O măsură a acestei proprietăți constă în forțele de restabilire imanente materialului, care - în funcție de sistem - pot fi generate din energia stocată și pot ajunge cu ușurință la 90% sau mai mult din energia stocată. Cu toate acestea, această proprietate "valoroasă" este limitată la un interval de temperatură îngust care definește temperaturile de funcționare și de lucru pentru aplicația respectivă. Din acest motiv, comportamentul la temperatură al materialelor elastomerice este de o importanță centrală.
Pentru a înregistra comportamentul termic al materialelor elastomerice, care poate fi în general parametrizat la diferite viteze de încălzire, se utilizează așa-numitele scanări de temperatură. O viteză mare de încălzire de 5°C/min, de exemplu, este preferabilă unei viteze de încălzire de 1°C/min, deoarece se obține un rezultat într-un timp mai scurt și, prin urmare, testarea este mai rapidă și mai rentabilă. Cu toate acestea, se pune problema modului de evaluare a rezultatelor pentru diferite viteze de încălzire.
Această notă de aplicație abordează această problemă și examinează dependența de rata de încălzire a seriei DMA GABO Eplexor®.
Condiții de măsurare
S-au efectuat patru scanări de temperatură pe probe din același compus de cauciuc, de la -80°C la 20°C, la viteze de încălzire de 1, 2, 3 și 5°C/min cu DMA GABO Eplexor® 500 N (figura 1).
Introducere
Temperatura inferioară de funcționare a materialelor elastomerice este limitată de temperatura de tranziție vitroasă, Tg. Tg caracterizează temperatura la care materialele elastomerice trec de la o stare dură și relativ fragilă la o stare elastică asemănătoare cauciucului. În practică, Tg este definită ca valoarea maximă a factorului de pierdere tanδ. Dependența de rata de încălzire a Tg este prezentată în figura 1.
Figura 2 arată că Tg se deplasează la temperaturi mai ridicate cu viteze de încălzire mai mari. Pentru o variație de temperatură, Tg se ridică la -42,3°C la o viteză de încălzire de 1 °C/min și la -41,4°C la o viteză de încălzire de 5 °C/min. Aceasta corespunde unei modificări poziționale a Tg de aproximativ 1°C. Valoarea maximă a factorului de pierdere, tanδ, s-a modificat cu cel mult 0,01. Această observație poate fi ilustrată prin conductivitatea termică slabă a majorității materialelor plastice. Aceasta determină o deplasare a efectelor de tranziție specifice materialului, cum ar fi maximele 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 sau temperaturile de tranziție vitroasă, către temperaturi mai ridicate (în cazul unor rate de încălzire pozitive) sau către temperaturi mai scăzute (în cazul unor rate de răcire negative). O viteză de încălzire mai mare duce la "efecte de rezistență" și proba rămâne în urma temperaturii cuptorului. Prin urmare, o rată de încălzire de 1°C/min va reflecta corect efectele specifice probei, în timp ce o rată de încălzire ridicată va determina o deplasare a acestor efecte pe scara temperaturii.
Rezumat
Aceste deplasări minime ale poziției Tgși ale maximului factorului de pierdere, tanδ, ca urmare a diferitelor viteze de încălzire se datorează unei distribuții foarte bune a temperaturii în interiorul seriei DMA GABO Eplexor®, obținută prin utilizarea unui ventilator în camera de măsurare. O consecință directă a acestor constatări este reducerea timpului de măsurare necesar pentru baleierea temperaturii prin utilizarea unor viteze de încălzire mai mari, de exemplu, 5°C/min în loc de, de exemplu, 1°C/min. O condiție prealabilă pentru aceasta este cunoașterea dependenței de rata de încălzire a Tg a materialelor testate.