Metody oznaczania parametrów fizykomechanicznych polimerów

Opisana wyżej skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC) jest modyfikacją DTA. Stosowana jest również termograwimetria (TGA) - metoda polegająca na pomiarze temperaturowej zależności ubytku masy próbki w czasie ogrzewania. Pomiary dostarczają informacji o stabilności termicznej substancji, składzie, procesie rozkładu termicznego i jego produktach.

W wielu przypadkach metodą uzupełniającą do DSC jest analiza FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) - spektroskopia fourierowska w podczerwieni, która znalazła zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Uzyskane widma oscylacyjne mają bardzo złożony charakter, dzięki czemu możliwa jest jednoznaczna identyfikacja związku na podstawie uzyskanego spektrum. W tym celu niezwykle pomocne są biblioteki widm IR, przeglądane z poziomu oprogramowania spektrometru FTIR, zawierające bazy widm związków organicznych i nieorganicznych. Pozwala ona na identyfikowanie substancji znajdujących się na powierzchni badanych materiałów, których obecność wynika z działania celowego lub jest efektem zanieczyszczenia.

Ze względu na stosunkowo dużą zależność własności polimerów od temperatury, zawartości wody, szybkości obciążania itd., niezwykle istotne są badania własności mechanicznych tworzyw. Właściwości te są oznaczane na maszynie wytrzymałościowej (w wyniku analiz związanych chociażby z próbą rozciągania, próbą zginania czy próbą ściskania) Właściwości mechaniczne, tj. związek pomiędzy naprężeniem a wynikającym z tego wydłużeniem lub działającą na kształtkę siłą i wynikającym stąd odkształceniem charakteryzuje się najlepiej przez próby rozciągania. Warunki i sposób przeprowadzania próby rozciągania tworzyw sztucznych są opisane w normie PN-EN ISO 527. 

Kształtkę do badań rozciąga się wzdłuż jej głównej osi wzdłużnej, przy stałej prędkości, aż do zerwania kształtki lub do określonej wartości naprężenia (obciążenia) lub odkształcenia (wydłużenia). W czasie tego postępowania mierzy się trwałe obciążenie kształtki i jej wydłużenie. Badanie właściwości mechanicznych podczas próby rozciągania często jest również stosowane do pośredniej oceny innych właściwości materiałów polimerowych (starzeniowych, środowiskowych). 

mlk

Z kolei próby zginania są stosowane przede wszystkim w celu określenia własności tworzyw sztywnych, które charakteryzują się stosunkowo dużym modułem sprężystości wzdłużnej. Wykorzystywanie obciążeń zginających jest szczególnie przydatne w przypadku badania materiałów kruchych. Jest to ważna grupa tworzyw szeroko stosowanych w technice, których charakterystyczną cechą są niewielkie wartości wydłużenia względnego przy zerwaniu. Próby zginania są szeroko wykorzystywane w laboratoriach zajmujących się udoskonalaniem istniejących oraz opracowywaniem nowych tworzyw. Obecnie próby zginania kompozytów polimerowych są opisane w normie PN-EN ISO 14125, a tych niewzmocnionych w normie PN-EN ISO 178.

Statyczna próba ściskania, obok statycznej próby rozciągania, jest jedną z podstawowych prób stosowanych dla określenia właściwości mechanicznych materiałów. Próby ściskania wykorzystuje się do badania tworzyw kompozytowych i tworzyw spienionych. Celem próby na ściskanie materiałów jest wyznaczenie charakterystyki (naprężenie - odkształcenie), na podstawie której określa się: wartości naprężeń powodujących zniszczenie materiału, wartości parametrów mechanicznych, takich jak granica sprężystości lub plastyczności materiału oraz wartość pracy odkształcenia (energia odkształcenia próbki). W zależności od badanego materiału, zarówno warunki pomiaru jak i rodzaj czy kształt próbek poddawanych statycznej próbie na ściskanie mogą się różnić między sobą i są one określone w poszczególnych normach.

Miarą kruchości materiału jest udarność - definiowana jako praca potrzebna do dynamicznego złamania próbki i odniesiona do wielkości jej poprzecznego przekroju. Odporność na uderzenie jest zależna od tworzywa bazowego, modyfikatorów udarności (takich jak elastomery) oraz dodatków wzmacniających. Bada się udarność bez karbu (metodą Charpy’ego) oraz z karbem (PN-EN 179). W badaniach można stosować różne uderzenia młotem: krawędziowe, płaszczyznowe, prostopadłe (wykorzystywane w przypadku tworzyw wzmacnianych warstwowo - uderzenie prostopadłe do warstwy wzmacniającej), uderzenie równoległe (również stosowane w przypadku warstwowych tworzyw wzmacnianych - uderzenie w kierunku równoległym do płaszczyzny warstwy wzmacniającej).

Metoda jest wykorzystywana do badania zachowania się pewnych typów kształtek w określonych warunkach oznaczania udarności, a także do oceny kruchości lub ciągliwości kształtek. Jest ona szerzej stosowana niż metoda Izoda (PN-EN ISO 180), która różni się od metody Charpy’ego urządzeniem pomiarowym i innymi wymiarami kształtek do badań. Metoda jest szczególnie przydatna do oznaczania udarności z karbem metodą Izoda w obniżonych temperaturach. W przypadku gdy próbki nie pękają w wyniku oznaczania udarności metodą Charpy’ego i Izoda, można oznaczać wytrzymałość na rozciąganie udarowe (PN-EN ISO 8256).





Reportaże

Forum

Tipen1

Czyszczenie układu uplastyczniającego wtryskarki 2021-04-06

Yellow

Zatykanie systemów gorących kanałów. 2021-03-23

Janusz75

Własna firma produkcyjna 2021-03-22

Cosmoplast

Wtrysk PA6 GF 30 2021-03-20

Gerard

Opłacalność przewijania folii stretch 2021-03-08