Pandangan: 0 Pengarang: Editor Tapak Menerbitkan Masa: 2025-06-13 Asal: Tapak
Menentukan suhu peralihan kaca (T g ) komposit polimer -matriks adalah penting untuk meramalkan prestasi perkhidmatan, terutamanya dalam sistem bertetulang kaca yang digunakan dalam aplikasi aeroangkasa, automotif, dan elektronik. Pengukuran T yang tepat memastikan bahawa a Komposit mengekalkan integriti struktur dan kestabilan dimensi di bawah tekanan haba. Di antara kaedah analisis terma, pembezaan kalorimetri (DSC) dan analisis mekanikal dinamik (DMA) menonjolkan kebolehpercayaan, kepekaan, dan penggunaan yang meluas.
DSC mengukur perbezaan aliran haba antara sampel dan rujukan lengai sementara kedua -duanya menjalani program suhu terkawal. Di T G , kawasan amorf polimer menyerap tenaga tambahan untuk meningkatkan mobiliti segmental -diperhatikan sebagai perubahan langkah (infleksi) dalam lengkung aliran haba.
Penyediaan Contoh:
Mengisar sekeping kecil Laminate -fiber lamina hingga 5-10 mg.
Pastikan ketebalan seragam (<0.5 mm) untuk meminimumkan lag termal.
Tetapan Eksperimen:
Kadar pemanasan: 10 ° C/min (julat tipikal 5-20 ° C/min).
Atmosfer: Nitrogen Purge untuk mencegah artifak oksidatif.
Julat suhu: -20 ° C hingga 200 ° C (Laraskan berdasarkan sistem polimer).
Analisis Data:
Kenal pasti T G pada titik tengah langkah kapasiti haba (diseragamkan oleh ISO 11357-2 dan ASTM E1356).
Komposit epoksi gelas kaca tenunan diuji di bawah DSC untuk menilai kesan agen gandingan silane:
| Varian komposit | T G (titik tengah) | ΔC P (J/G · ° C) |
| Epoxy asas/kaca | 96.5 ° C. | 0.20 |
| + 1 wt% amino -silane | 103.2 ° C. | 0.23 |
| + 2 wt% glycidyl -silane | 101.0 ° C. | 0.22 |
Insight: Penambahan 1 wt% amino -silane yang dibangkitkan t g oleh hampir 7 ° C, menonjolkan ikatan matriks -fiber yang lebih baik dan mobiliti rantai terhad.
Kelebihan:
Pemeriksaan cepat pelbagai formulasi.
Saiz sampel yang minimum dan penyediaan langsung.
Piawaian dan protokol yang diterima secara meluas.
Batasan:
Peralihan yang luas atau halus boleh dikaburkan dalam komposit yang sangat diisi atau heterogen.
Keputusan boleh berbeza -beza dengan kadar pemanasan dan pembetulan asas.
DMA menggunakan beban mekanikal yang kecil dan berayun (tekanan atau ketegangan) kepada spesimen sebagai suhu berbeza -beza. Ia secara serentak mengukur:
Modulus Penyimpanan (E '): Komponen Kekakuan Elastik.
Modulus kerugian (E '): Pelepasan tenaga likat.
Faktor redaman (tan δ = e '/e '): puncak tan δ menunjukkan t g .
Penyediaan Spesimen:
Mesin bar ~ 50 × 10 × 3 mm dari komposit sembuh.
Memastikan wajah selari dan keratan rentas yang konsisten untuk mengelakkan kepekatan tekanan.
Tetapan Eksperimen:
Mod: Lenturan 3 -titik (ASTM D7028).
Kadar pemanasan: 3 ° C/min di bawah nitrogen.
Kekerapan: 1 Hz (sapuan pilihan dari 0.1 hingga 10 Hz ke pergantungan kadar kajian).
Tafsiran Data:
T g dikenal pasti pada puncak lengkung tan δ atau permulaan penurunan tajam dalam E '.
Dalam penilaian DMA sistem epoksi/kaca yang sama:
| Varian komposit | Tan δ puncak (t g ) | E 'pada 25 ° C (GPA) | tan δ max |
| Epoxy asas/kaca | 99.8 ° C. | 8.0 | 0.044 |
| + 1 wt% amino -silane | 106.5 ° C. | 8.6 | 0.047 |
| + 2 wt% glycidyl -silane | 104.2 ° C. | 8.4 | 0.045 |
Insight: Hasil DMA menunjukkan nilai T kira -kira 2-3 ° C lebih tinggi daripada DSC, mencerminkan tenaga mekanikal tambahan yang diperlukan untuk menggerakkan segmen polimer di bawah beban osilasi.
Kelebihan:
Kepekaan yang tinggi untuk pelbagai proses relaksasi, walaupun dalam komposit yang diisi.
Menyediakan profil viskoelastik yang komprehensif merentasi suhu dan kekerapan.
Membezakan kesan halus rawatan serat dan nano -additives.
Batasan:
Memerlukan pemesinan yang tepat dan penjajaran perlawanan untuk mencegah artifak.
Peralatan yang lebih tinggi dan kos persediaan berbanding DSC.
Walaupun DSC dan DMA adalah utama untuk pengesanan TG, kaedah tambahan boleh menawarkan nilai dalam konteks tertentu:
Analisis Thermomechanical (TMA): mengukur perubahan dimensi di bawah beban untuk memperoleh pekali pengembangan haba (CTE) dan mengesan t g melalui perubahan cerun.
Dilatometry: Rekod Volume atau Panjang Perubahan dengan resolusi tinggi; Berguna untuk analisis pengembangan pukal dalam komposit tebal.
Analisis Thermogravimetric (TGA): Mengesan kehilangan massa untuk menubuhkan julat operasi yang selamat sebelum degradasi polimer -sering digunakan sebagai pendahulu kepada DSC/DMA.
Kromatografi gas songsang (IGC): Mengenal pasti peralihan dalam serbuk dan serat dengan memantau jumlah pengekalan gas probe merentasi suhu.
Korelasi Imej Digital (DIC): Menyediakan pemetaan ketegangan penuh pada permukaan komposit untuk memvisualisasikan pengembangan TG yang disebabkan oleh TG.
Kaedah akustik/getaran: Pemantauan tidak merosakkan perubahan kekukuhan dalam komponen besar, yang berkenaan untuk pemeriksaan lapangan IN -Situ.
TGA Pra -Screening: Kenal pasti permulaan penguraian untuk menetapkan had suhu yang selamat.
Pemeriksaan DSC: Melakukan pemeriksaan cepat merentas formulasi dan bahan tambahan.
Pengesahan DMA: Tepat mencari T G (Tan Δ Peak), menilai moduli penyimpanan/kerugian, dan kesan frekuensi kajian.
Teknik Tambahan: Memohon TMA atau DIC apabila ketepatan dimensi atau tingkah laku setempat adalah kritikal.
Korelasi Data: Bandingkan dan korelasi keputusan DSC dan DMA untuk mengesahkan T G dan memperbaiki parameter pemprosesan komposit.
Untuk Komposit bertetulang kaca , DSC dan DMA membentuk pasangan yang kuat dan pelengkap untuk mengesan suhu peralihan kaca (T G ). DSC menawarkan pemeriksaan pantas dan standard, manakala DMA menyampaikan pandangan viskoelastik terperinci di bawah beban mekanikal. Dengan mengintegrasikan penemuan DSC dan DMA proprietari Fenhar -dan memanfaatkan teknik pelengkap seperti TGA, TMA, dan saintis dan jurutera DIC -material dapat mengoptimumkan rawatan serat, formulasi matriks, dan keadaan pemprosesan untuk mencapai nilai sasaran dan memastikan prestasi komposit puncak dalam menuntut aplikasi.
