Su, Polimerlerin Mekanik Özelliklerini Nasıl Etkiliyor?

İlk olarak, termoplastiklerden yapılmış bir parça için suyun neden bir sorun olduğu sorusunu ele alalım. Ders kitaplarında, bazı poliamid (PA) türleri için su alımının hem %50 bağıl nemde hem de suda gerçekten yüksek olduğu açıklanmaktadır. Bu tek başına sorun olmazdı, ancak su alımı malzemelerin çok farklı özelliklerine yol açar. Örneğin, poliamid (PA) modülü nemli bir atmosferde %66'ya kadar azalır. Bu nedenle, termoplastik bir malzemenin sertlik kaybını bilmek, polimer parçaların yapımında çok önemlidir. Dinamik mekanik analiz (DMA) bu konuda nasıl yardımcı olabilir?

Teoride DMA

Bu yöntemde, numuneye girdi olarak sinüzoidal bir kuvvet (StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres) uygulanır. Bu da çıktı olarak sinüzoidal bir deformasyon (gerinim) ile sonuçlanır. Her iki parametreden de, malzemenin sertliğini ifade eden modül hesaplanabilir. Ancak bir DMA ölçümü ile malzeme hakkında daha da fazlasını öğrenebiliriz! Elinde bir top olan bir adam örneğini ele alalım. Topu yere düşürüyor, ancak top adamın elinin orijinal yüksekliğine geri gelmiyor. Bu, malzemenin farklı davranışlar sergilediğini göstermektedir. Topun yerden yukarı çıkması için içinde kalan depolanmış enerji, depolama modülü E´ ile ilgilidir. Topun zıplamadığı eksik yükseklik, kayıp modülü (E") ile ilişkili olarak dağılan enerji ile ilgilidir. Sonuç olarak, malzemenin sönümleme davranışı hakkında da bilgi ediniriz.

Aşağıdaki örneklerde, çoğunlukla Elastikiyet ve Elastikiyet ModülüKauçuk esnekliği veya entropi esnekliği, herhangi bir kauçuk veya elastomer sistemin dışarıdan uygulanan bir deformasyon veya gerilmeye karşı direncini tanımlar. depolama modülüne atıfta bulunulmaktadır, çünkü bu parametre malzemenin sertliği ile en yakından ilgilidir ve bu nedenle bir polimer parçanın yapımında en önemlisidir.

Örnek 1: Nemli atmosfer altında Poliamid 6

Ölçüm, bir nem jeneratörü ile birleştirilmiş bir DMA 242 E Artemis ile gerçekleştirilmiştir.fırında, nem altındaki bir malzemenin dinamik mekanik özelliklerinin ölçülmesini sağlayan bir bağıl nem uygulanmıştır. Bir PA 6 numunesi, gerilim modunda 1 Hz frekans ve 40°C sıcaklıkta ölçülmüştür. Bağıl nem zaman içinde kademeli olarak %0'dan %75'e çıkarılmıştır. Malzemenin sertliği (depolama modülü E' ile tanımlanır) bu bağıl nem adımlarında ölçülmüştür. Bağıl nemdeki artışla birlikte malzemenin sertliğinin azaldığı açıkça görülmektedir. 50 bağıl nemde, depolama modülü yaklaşık %74 oranında azalmıştır.

Örnek 2: Daldırma banyosunda poliüretan

Bu örnek için DMA 242 E Artemis, numune tutucuya uygulanabilen çelikten yapılmış bir kap olan daldırma banyosu ile donatılmıştır. DMA 242 E Artemis'in tüm numune tutucuları ve deformasyon modları için geçerlidir. Poliüretan (PU) çeşitli frekanslarda, 25°C sıcaklıkta ve gerilim modunda ölçülmüştür. Şekil 3'te, suyun kaba hangi noktada eklendiği açıkça görülmektedir. Suyun malzeme ile temas halinde olduğu süre boyunca Elastikiyet ve Elastikiyet ModülüKauçuk esnekliği veya entropi esnekliği, herhangi bir kauçuk veya elastomer sistemin dışarıdan uygulanan bir deformasyon veya gerilmeye karşı direncini tanımlar. depolama modülünde bir azalma vardır. Bu azalma önemlidir ve yaklaşık %17'dir.

Farklı uygulamalar için polimer parçalar üretilirken nem veya sıvıların malzemeler üzerindeki etkisi göz önünde bulundurulmalıdır. Bir parça malzemenin orijinal sertliği ile tasarlanırsa, parçanın uygulama ortamında başarısız olması muhtemeldir. Bu durum, dinamik mekanik analiz yoluyla servis koşulları altında dinamik mekanik özelliklerin test edilmesiyle önlenebilir. DMA 242 E Artemis hakkında daha fazla bilgiyi buradan edinebilirsiniz. Biliyor muydunuz? Su alımı genellikle bir parçanın boyutlarında değişikliğe yol açar. Bir nem jeneratörü ile donatılmış TMA, nemli bir atmosfer altında uzunluk değişimini değerlendirmeye yardımcı olabilir. Makaleyi kaçırmamak için bizi LinkedIn'de takip edin!