TGA技術(shù)測定復(fù)合材料中的纖維含量
我們常常在塑料中填充各種類型的材料以提高塑料的機(jī)械力學(xué)性能和熱性能。有機(jī)填充物和增強(qiáng)材料(如木屑)可以提高塑料的剛性。纖維的填充有助于提高材料的硬度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。除了天然的有機(jī)纖維(如黃麻和劍麻);還有人工合成的無機(jī)纖維(如玻璃纖維和碳纖維);并且有如芳香族聚酰胺類的有機(jī)纖維作為增強(qiáng)材料。芳香族聚酰胺類纖維由于其較高的拉伸強(qiáng)度和相對較高的熱分解溫度(大約550℃),在增強(qiáng)塑料中尤其顯得不同尋常。
玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑料被廣泛地應(yīng)用于工程材料中:它們由于具有良好的機(jī)械力學(xué)性能,從而能很容易地進(jìn)行注塑和擠出等工藝處理。這些材料被廣泛地應(yīng)用于汽車制造工業(yè)、精密機(jī)械和電子工程等各個領(lǐng)域。芳香族聚酰胺類纖維增強(qiáng)的材料被應(yīng)用的實(shí)例有耐高壓的彈性軟管和繩帶,以及FANG彈衣等。這些產(chǎn)品的質(zhì)量保證與所用材料中增強(qiáng)纖維的含量有很直接的關(guān)系。產(chǎn)品質(zhì)量控制一個很重要的項(xiàng)目就是檢測材料中增強(qiáng)纖維的含量。而這種質(zhì)量控制通過TGA技術(shù)能很容易地做到。
舉例如下:
所謂熱失重分析(TGA),就是在設(shè)定氣氛下,在程序溫度下(一般是線性溫度程序)測量樣品的重量變化與溫度或時間的關(guān)系。本文中的實(shí)例就是測定在氮?dú)鈿夥障滤芰系臒崃呀狻?/span>
示例1:玻璃纖維增強(qiáng)的PA6
實(shí)驗(yàn)條件:
儀器:TGA-1150Q
樣品重量:11mg
升溫速率:10K/min
溫程:25~800C
氣氛:氮?dú)猓?/span>50ml/min
測試結(jié)果:無填充的PA6在200C失重大約2.5%,這一般是由于聚酰胺材料的
去濕效應(yīng)所致,在400~500℃樣品分解WAN全,也就是材料100%的降解;而經(jīng)過填充的PA6的熱分解歷程與未填充的PA6基本相同,只是在殘余物的含量上有所不同:填充增強(qiáng)的PA6經(jīng)過熱分解所產(chǎn)生的24.5%的殘余物可以認(rèn)為是PA6樣品中玻璃纖維的含量。這是因?yàn)樘畛湮锊AЮw維具有很好的熱穩(wěn)定性(在25~800℃范圍內(nèi)),它不會分解,只會作為塑料分解的殘?jiān)嬖?。因此我們只要測定殘
余物的含量就可以確定增強(qiáng)纖維的含量。
結(jié)論 :
綜合上面的分析:應(yīng)用TGA技術(shù)可以準(zhǔn)確、快速的測定復(fù)合材料中增強(qiáng)纖維的含量。
應(yīng)用儀器:
TGA-1150Q高精度熱重分析儀
配置:進(jìn)口天平,高精度設(shè)備
設(shè)備簡介:
熱重分析法(TG、TGA)是在升溫、恒溫或降溫過程中,觀察樣品的質(zhì)量隨溫度或時間的變化,目的是研究材料的熱穩(wěn)定性和組份。廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料、藥品、催化劑、無機(jī)材料、金屬材料與復(fù)合材料等各領(lǐng)域的研究開發(fā)、工藝優(yōu)化與質(zhì)量監(jiān)控。廣泛應(yīng)用于高分子材料的熱穩(wěn)定性、分解過程、吸附與解吸、氧化與還原、成份的定量分析、添加劑與填充劑影響。
技術(shù)特點(diǎn):
l 工業(yè)級別的寬屏觸摸結(jié)構(gòu),顯示信息豐富,包括設(shè)定溫度、樣品溫度,氧氣流量,氮?dú)饬髁?,差熱信號,各種開關(guān)狀態(tài),流量歸零。
l 千兆網(wǎng)線通訊接口,通用性強(qiáng),通信可靠不中斷,支持自恢復(fù)連接功能。
l 采用國際品牌天平,靈敏度十萬分之一克。
l 爐體結(jié)構(gòu)緊湊,升降溫速率0.1-100℃任意可調(diào)。
l 流量計(jì)自動切換兩路氣體流量,切換速度快,穩(wěn)定時間短。
l 標(biāo)配標(biāo)準(zhǔn)樣品與圖譜,方便客戶校正恒溫系數(shù)。
l 軟件自適應(yīng)各分辨率電腦屏幕,軟件自動根據(jù)電腦屏幕大小調(diào)節(jié)各曲線顯示方式。支持筆記本,臺式機(jī);支持Win2000,XP,VISTA,WIN7,WIN8,WIN10等操作系統(tǒng)。
l 支持用戶自編程程序,實(shí)現(xiàn)測量步驟全自動化。軟件提供數(shù)十種指令,用戶可根據(jù)自己測量步驟,靈活組合指令并保存。復(fù)雜的操作就簡化成一鍵操作。
l 一體式固定爐體結(jié)構(gòu),無須上下升降,方便安全。
l 可拆卸式樣品支架,更換后滿足不同需求,方便樣品污染后的清洗與維修。
l 下皿式天平稱重系統(tǒng),電磁力平衡原理。
符合但不局限于以下國標(biāo):
l GB∕T 14837.3-2018 橡膠和橡膠制品 熱重分析法測定硫化膠和未硫化膠的成分 第3部分:抽提后的烴橡膠、鹵化橡膠、聚硅氧烷類橡膠;
l GB/T 14837.2-2014 橡膠和橡膠制品 熱重分析法測定硫化膠和未硫化膠的成分 第2部分:丙烯腈-丁二烯橡膠和鹵化丁基橡膠;
l GB/T 14837.1-2014 橡膠和橡膠制品 熱重分析法測定硫化膠和未硫化膠的成分 第1部分:丁二烯橡膠、乙烯-丙烯二元和三元共聚物、異丁烯-異戊二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠;
l JB/T 6856-1993 熱重-差熱分析儀;
l GB/T 36246-2018《2018中小學(xué)合成材料面層運(yùn)動場地》;
l YB/T 4328 鋼渣中游離氧化鈣測試方法;
l GB/T 2951.41-2008 電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第41部分:聚乙烯和聚丙烯混合料專用試驗(yàn)方法—耐環(huán)境應(yīng)力開裂試驗(yàn)。
技術(shù)參數(shù):
1. 溫度范圍: 室溫-1150℃
2. 溫度分辨率: 0.01℃
3. 溫度波動:± 0.01℃
4. 升溫速率: 0.1~100℃/min
5. 恒溫溫度:室溫-1150℃
6. 控溫方式:升溫、恒溫、降溫
7. 天平測量范圍: 0.01mg-1g(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)) 1g-30g (訂制機(jī)型)
8. 熱重解析度: 0.01mg
9. 天平型號:國際品牌天平,十萬分之一克,微量樣品也可以識別重量反應(yīng)
10. 恒溫時間: 0~300min 任意設(shè)定(當(dāng)溫度>1000℃時,建議恒溫時間小于30min)
11. 氣體控制:氮?dú)?、氧氣兩路氣體控制(儀器自動切換)。
12. 電源: AC220V 50Hz或60H 或定制
13. 數(shù)據(jù)接口: 標(biāo)準(zhǔn)USB接口,專用軟件(軟件不定期免費(fèi)升級)
14. 坩堝尺寸(高*直徑): 直徑7.3mm*6.3mm。
15. 進(jìn)口芯片,進(jìn)口傳感器
16. 可替換式支架,方便拆卸、清潔。
17. 功率:1000W
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