Giriş
Termosetler, belirli koşullar altında, örneğin UV veya ısıya maruz kaldıklarında geri dönüşü olmayan bir şekilde sertleşen malzemelerdir. Kürlenme adı verilen bu sertleşme reaksiyonu sırasında termoset, 3 boyutlu bir ağ oluşturarak sıvı, akışkan bir durumdan yapısal bir parçaya dönüşür.
Kürlenme, moleküler ağırlık, YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk, viskozite ve termal ve mekanik özelliklerde derin değişikliklere neden olur.
DSC, kürlenme reaksiyonlarını araştırmak için popüler bir yöntemdir çünkü kullanımı kolaydır ve sonuçlar yüksek oranda tekrarlanabilir. Ayrıca, akıllı yazılım otomatik, otonom, kullanıcıdan bağımsız eğri değerlendirmeleri sağlar ( Vimeo'da açıklanan DSC, TGA ve STA için NETZSCH AutoEvaluation adresine bakın).
Ölçüm Sonuçları ve Tartışma
Şekil 1, birinci ve ikinci ısıtma çalışmaları sırasında ölçülen bir termosetin tipik eğrilerini göstermektedir. Malzeme bir epoksi reçine (bisfenol A bazlı) ve bir sertleştiriciden (iki diamin karışımı) oluşuyordu. İki bileşen 1000:300 (w/w) oranında karıştırılmış ve bir alüminyum (Concavus® tipi) krozeye tartılmıştır. Kroze delikli bir kapakla kapatılmış ve DSC hücresine yerleştirilmiştir.
1. ısıtmada (yeşil), -34°C'de tespit edilen endotermal adım kürlenmemiş polimerin camsı geçişini gösterir. 110°C'deki (tepe sıcaklığı) EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir. ekzotermal tepe noktası kürlenme reaksiyonundan kaynaklanmaktadır. Bu, 418 J/g'lık bir entalpi ile ilişkilidir.
2. ısıtmada artık EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir. ekzotermal pik tespit edilmemiştir. Bu, malzemenin ikinci ısıtmadan önce tamamen çapraz bağlanmış olduğu anlamına gelir. Camsı geçiş sıcaklığı 105°C'de (orta nokta) tespit edilmiştir.
Bu, kürlemenin malzemenin camsı geçiş sıcaklığı üzerindeki büyük etkisini göstermektedir, bu durumda 130°C'den fazla bir artışa yol açmaktadır.
İzotermal Sıcaklıklarda İşlem Gördüğünde Reaksiyon Durur mu? Vitrifikasyon Gerçekleşir!
Cam geçişinin kürlenmeye olan bu bağımlılığı, çok düşük ısıtma hızlarında veya İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklarda çalışırken çok önemlidir, çünkü cam geçiş sıcaklığı programlanan malzeme sıcaklığından daha hızlı artabilir. Camsı geçiş malzeme sıcaklığından daha yüksek olduğu anda vitrifikasyon gözlenir, yani malzeme camsı bir duruma girer. Reaksiyon hızı çok yavaşlar; hatta kürlenme tamamen durabilir. Bu durum nihai ürünün performansı açısından çok önemli sonuçlar doğurur çünkü nihai özellikler kürlenme derecesine bağlıdır.
Bu çalışmada, 2 bileşenli bir epoksi reçinenin kürlenmesi sırasındaki vitrifikasyon, sıcaklık modülasyonlu DSC (TM-DSC) ile incelenmiştir.
TM-DSC (Sıcaklık Modülasyonlu DSC): Ekzotermal Sertleşme Tepe Noktasının Endotermal Camsı Geçiş Basamağından Ayrılması
Camsı geçiş ve EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir. ekzotermal pik üst üste gelebilir. Sıcaklık modülasyonlu DSC ile bu iki etkiyi birbirinden ayırmak mümkündür. Bu teknik, tanımlanan ısıtma hızının rampasına bindirilmiş sinüzoidal bir sıcaklık sinyalinin uygulanmasını içerir. Sonuç olarak, özgül ısıdaki değişikliklerle ilişkili etkiler ("tersine çevirme"; örneğin, camsı geçiş) diğerlerinden ("tersine çevirme olmayan"; örneğin, sertleşme piki) ayrılır. Cihaz özgül ısıya göre kalibre edilmişse (örneğin safir ile), tersine dönen eğri ölçülen malzemenin özgül ısısına karşılık gelir.
Şekil 2, sıcaklık modülasyonlu DSC aracılığıyla 0,1 K/dak hızında Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sırasında ölçülen özgül ısı eğrisini göstermektedir. Kürlenmemiş sistemin camsı geçişi -36°C'de tespit edilmiştir. 25°C ile 45°C arasında (ortalama sıcaklık 35°C'de) özgül ısıdaki hafif artış, kısmen kürlenmiş malzemenin camsı geçişinden kaynaklanmaktadır.
Bundan sonra, 58°C'de özgül ısı kapasitesinde EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir. ekzotermal bir adımla ilişkili olarak vitrifikasyon gerçekleşir. Daha sonra reçine camsı bir hal alır. Vitrifikasyon tersine çevrilebilir bir olgu olduğundan, daha fazla ısıtma tekrar kauçuksu bir duruma geçişle sonuçlanır. Bu, 112°C'deki endotermal adımla gösterilir.
Aynı deney farklı ısıtma hızları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen eğriler şekil 3'te gösterilmiştir. Isıtma hızı ne kadar yüksek olursa, vitrifikasyon sıcaklığı o kadar yüksek ve vitrifikasyon etkisi o kadar küçük olur. 2 K/dak'da vitrifikasyon gerçekleşmez. Bu ısıtma hızında, malzeme sıcaklığı camsı geçiş sıcaklığından daha hızlı artar.
Sonuç
Vitrifikasyon, kısmen kürlenmiş termosetin camsı geçiş sıcaklığı yükseldiğinde ve gerçek Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sıcaklığına ulaştığında veya onu aştığında meydana gelir. Reaksiyon sırasında çapraz bağ yoğunluğu arttıkça, zincir hareketliliği giderek sınırlanır ve işlem sıcaklığı sabit kalsa bile sistem camsı bir duruma girebilir. Bu durumla en sık düşük ısıtma hızlarında, nihai Tg değerinin altında İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermalKürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sırasında veya moleküler hareketliliğin azaldığı yüksek dolgulu sistemlerde karşılaşılır. Vitrifiye olduktan sonra reaksiyon difüzyon kontrollü hale gelir ve reaksiyon hızı keskin bir şekilde düşer; hatta işleme koşullarına bağlı olarak tamamen durabilir.
Bunun endüstriyel Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme programları üzerinde doğrudan etkileri vardır. Vitrifikasyon çok erken gerçekleşirse, malzeme istenen kürlenme derecesine ulaşmadan katılaşabilir, bu da daha düşük bir nihai camsı geçiş sıcaklığına ve daha düşük mekanik ve termal performansa neden olur. Etkilenen özellikler arasında sertlik, kimyasal direnç, SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme davranışı ve boyutsal kararlılık yer alabilir. Vitrifikasyon tersine çevrilebilir olduğundan, daha fazla ısıtma devitrifikasyona ve Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme reaksiyonunun yeniden başlamasına neden olabilir. Bu nedenle, genellikle çok aşamalı Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme döngüleri kullanılır: jelleşmeyi sağlamak için düşük sıcaklıkta bir adım, ardından gelişen Tg'nin üzerinde çapraz bağlanmayı tamamlamak için daha yüksek sıcaklıkta bir son Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlandığı ve üç boyutlu ağlar oluşturduğu reaksiyonlar için kullanılır. kürleme.
TM-DSC, vitrifikasyon, devitrifikasyon ve kalan reaksiyon entalpisini net bir şekilde görselleştirerek bu etkilere doğrudan erişim sağlar, kür programlarının optimizasyonunu mümkün kılar ve nihai bileşenin hedeflenen performansa ulaşmasını sağlar.
Vitrifikasyon ayrıca dielektrik analizi (DEA) ve lazer flaş analizi (LFA) ile de karakterize edilebilir. Bu konu hakkında daha fazla bilgi https://doi.org/10.1002/app.57077 adresinde bulunabilir.