اتصالات, اخبار, لوله

تست پلیمرها به وسیله ی DSC(بخش اول)

پلیمرها موادی هستند که بطور گسترده در اکثر صنایع در چند دهه اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند. پلیمرها به دلیل ویژگی های متفاوت نسبت به موادی مانند فلزها، دارای رفتارهای متفاوتی در دماهای مختلف هستند. به منظور بررسی خواص پلیمرها در دماهای مختلف انجام آزمون های متفاوتی مانند مورفولوژی، رئومتری، کشش، خمش، ضربه و حرارتی الزامی می باشد.

مقدمه

یکی از این آزمون های رایج، گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) است که یک تکنیک برای بررسی پاسخ پلیمرها به حرارت است که می تواند برای مطالعه ذوب شدن یک پلیمر بلوری یا انتقال شیشه مورد استفاده قرار گیرد. دستگاه تست DSC شامل یک اتاق اندازه گیری و یک کامپیوتر تشکیل شده است. دو ظرف برای گرم کردن نمونه و نمونه مرجع  وجود دارد که اصطلاحا به آن ها پن (pan)گفته می شود. در پن اول، نمونه مورد نظر قرار می گیرد و دومین پن که به عنوان یک مرجع یا رفرنس استفاده می شود. رایانه برای ثبت تغییرات به کاربرده می شود. از مزایای این روش این است که می توان ماده را با یک سرعت مشخص گرم یا سرد نمود. سرعت گرمادهی به نمونه می تواند از حداقل ۵ درجه سانتیگراد بر دقیقه به بالا استفاده گردد که معمولا ۱۰ درجه سانتیگراد بر دقیقه برای آزمون های تک نرخی استفاده می شود. برای نمونه هایی که بصورت چند نرخی مورد بررسی قرار می گیرند معمولا  در سرعت های ۲۰،۱۰ و ۳۰ درجه سانتیگراد بر دقیقه استفاده می شود. هر دو ظرف با یک سرعت مشخص گرمادهی می شود. این سیستم برای بررسی پخت رزین های ترموست هم استفاده می شود .از طرف دیگر اثر پارامترهای دیگر را نیز می توان بررسی نمود. به عنوان مثال، زمانی که یک افزودنی به ماده افزوده شود می توان اثر آن را بر روی دمای ذوب، انتقال شیشه ای و کریستالیتی مشاهده نمود.

موارد استفاده از روش DSC:

با انجام این آزمون می توان دمای ذوب، دمای انتقال شیشه ای، دمای کریستالیتی، درصد بلورینگی، ظرفیت گرمایی و همچنین آنالیز پخت رزین های ترموست را بدست آورد که در ادامه به تفصیل بررسی می گردد.

یکی از نکات مهم در این آزمون، وزن نمونه می باشد که با یک ترازوی دیجیتالی دقیق باید اندازه گیری شود. وزن نمونه از این جهت مهم است که در محاسبه آنتالپی از قسمت زیر نمودار، وزن دقیق نمونه مورد نیاز می باشد.

ظرف های حاوی نمونه مورد نظر و مرجع باید تمیز و عاری از هرگونه ناخالصی باشد. همچنین اگر نمونه بصورت پورد باشد نباید بصورت فشرده در داخل پن ها قرار بگیرد. به گونه ای نمونه باید در داخل این ظروف قرار بگیرد که به بهترین نحو گرما به نمونه داده شود که پیشنهاد می شود در کف ظرف پهن شود. مواد هم با اکسیژن و هم با نیتروژن تخریب می شوند. در شکل زیر شماتیک یک دستگاه DSC را مشاهده می کنید.

پلیمر

مهمترین نکته در زمان انجام این آزمون، کالیبره بودن دستگاه می باشد. کالیبره کردن دستگاه با استفاده از مواد خالصی که دمای ذوب آن ها مشخص است انجام می شود که می توان به آب خالص و فلز ایندیوم (indium) اشاره نمود.

گنجایش گرمایی

ظرفیت گرمایی یا Cp  یک سیستم، مقدار گرما مورد نیاز برای افزایش درجه حرارت به میزان یک درجه سانتیگراد است. ظرفیت حرارتی را می توان با تقسیم جریان گرما از طریق میزان گرما پیدا کرد. اگر ظرفیت گرمایی یک ماده در یک محدوده دما ثابت باشد، سپس به قطعه گرما داده شود، نمودار به صورت یک خط با شیب صفر است که در شکل ۲ نشان داده شده است. اگر سرعت گرمادهی ثابت باشد، فاصله بین خط و محور x متناسب با ظرفیت گرمایی است. در نتیجه از شیب خط گرما در برابر درجه حرارت، ظرفیت گرمایی به دست می آید. از تقسیم مقدار سطح زیر نمودار به مقدار ماده آنتالپی ذوب به دست می آید (q/t).

 

نمودار

 

برای اطلاعات بیشتر به بخش دوم مراجعه کنید.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید