Cum influențează apa proprietățile mecanice ale polimerilor

În primul rând, să abordăm întrebarea de ce apa este o problemă pentru o piesă fabricată din materiale termoplastice. Manualele descriu faptul că absorbția de apă pentru unele tipuri de poliamidă (PA) este foarte mare atât în condiții de umiditate relativă de 50%, cât și în apă. Acest lucru nu ar constitui o problemă în sine, însă absorbția de apă duce la proprietăți foarte diferite ale materialelor. De exemplu, modulul poliamidei (PA) scade cu până la 66% într-o atmosferă umedă. Astfel, cunoașterea pierderii de rigiditate a unui material termoplastic este esențială în construcția pieselor din polimeri. Cum poate ajuta analiza mecanică dinamică (DMA) în această problemă?

DMA în teorie

În această metodă, o forță sinusoidală (tensiune) este aplicată probei ca intrare. Aceasta are ca rezultat o deformare sinusoidală (ÎntindereÎntinderea descrie o deformare a unui material, care este încărcat mecanic de o forță sau o tensiune externă. Compușii de cauciuc prezintă proprietăți de fluaj, dacă se aplică o sarcină statică.tulpina) ca rezultat. Din ambii parametri, se poate calcula modulul, care se referă la rigiditatea materialului. Dar putem afla și mai multe despre material prin intermediul unei măsurători DMA! Să luăm exemplul unui om care are o minge în mână. El scapă mingea pe podea, dar mingea nu se va întoarce la înălțimea inițială a mâinii bărbatului. Acest lucru ilustrează faptul că materialul exercită comportamente diferite. Energia stocată care rămâne în minge pentru a reveni de la sol este legată de Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare E´. Înălțimea lipsă la care mingea nu sare în sus este legată de energia disipată asociată modulului de pierdere (E"). În final, obținem, de asemenea, informații cu privire la comportamentul de amortizare al materialului.

În exemplele următoare, se face referire în principal la Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare, deoarece acest parametru este cel mai strâns legat de rigiditatea materialului și, prin urmare, cel mai important în construcția unei piese din polimer.

Exemplul 1: Poliamidă 6 în atmosferă umedă

Măsurarea a fost efectuată cu un DMA 242 E Artemis combinat cu un generator de umiditate.o umiditate relativă este aplicată în cuptor, ceea ce permite măsurarea proprietăților mecanice dinamice ale unui material în condiții de umiditate. O probă de PA 6 a fost măsurată la o frecvență de 1 Hz și o temperatură de 40°C în modul tensiune. Umiditatea relativă a fost crescută progresiv de la 0% la 75% în timp. Rigiditatea (descrisă prin Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare E') materialului a fost măsurată în aceste etape de umiditate relativă. Este clar vizibil faptul că rigiditatea materialului scade odată cu creșterea umidității relative. La o umiditate relativă de 50%, Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare a scăzut cu aproximativ 74%.

Exemplu 2: Poliuretan într-o baie de imersie

Pentru acest exemplu, DMA 242 E Artemis a fost echipat cu o baie de imersie, care este un recipient din oțel care poate fi aplicat pe port-probe. Acesta este aplicabil pentru toate suporturile de probe și modurile de deformare ale DMA 242 E Artemis. Poliuretanul (PU) a fost măsurat la mai multe frecvențe, la o temperatură de 25°C și în modul de tensiune. În figura 3, devine clar vizibil momentul în care apa a fost adăugată în recipient. Există o scădere a modulului de stocare în timpul în care apa a fost în contact cu materialul. Scăderea este semnificativă și se ridică la aproximativ 17%.

Efectul umidității sau al lichidelor asupra materialelor trebuie să fie luat în considerare atunci când se construiesc piese din polimeri pentru diferite aplicații. Dacă o piesă este proiectată cu rigiditatea originală a materialului, este probabil ca piesa să cedeze în mediul de aplicare. Acest lucru poate fi evitat prin testarea proprietăților mecanice dinamice în condiții de utilizare prin intermediul analizei mecanice dinamice. Aflați mai multe despre DMA 242 E Artemisaici. Știați că? Absorbția apei duce adesea la modificarea dimensiunilor unei piese. TMA echipat cu un generator de umiditate poate ajuta la evaluarea modificării lungimii într-o atmosferă umedă. Urmăriți-ne pe LinkedIn pentru a nu pierde articolul!