Materialdatenbestimmung

TMA: Thermo-Mechanical Analyse ist ein hochpräzises Werkzeug, das die Messung der Längenänderung einer Probe unter Temperaturbedingungen ermöglicht.

Die folgenden Analysen sind bei MMC verfügbar:

• Messung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE)
• Bestimmung der Glasübergangstemperatur (Tg)
• Bewertung der hygroskopischen Quellung einer gesättigten Probe

Proben kleiner Abmessungen (typischerweise Feststofffolien von 10 bis 30 mm Länge) können im Temperaturbereich von -70 bis 400°C oder bei Raumtemperatur bis 1000°C gemessen werden.

 

DMA: Die Dynamisch-Mechanische Analyse ist eine Technik zur Untersuchung und Charakterisierung von Materialien. Es ist sehr nützlich für die Untersuchung des viskoelastischen Verhaltens von Polymeren.

Drei Arten von DMA-Maschinen sind bei MMC vorhanden:

• für niedrige Lasten (9 N) mit einer Feuchtigkeitskammer (bis zu 85 % RH bei 85°C)
• für hochauflösende mittlere Kräfte (35 N)
• hohe Kräfte (500 N)

Das MMC kann folgende Standardmessungen anbieten:

• Einfrequente Temperaturrampe zum Bestimmen des Young-Moduls (Speichermodul, Verlustmodul und Phasenwinkel) eines Materials. Der Übergang zwischen dem "glasartigen Zustand" und dem gummiartigen Plateau wird zur Bestimmung der Tg von Polymeren und Verbundwerkstoffen genutzt.
• Frequenzsweep-Temperaturschritte zum Bestimmen der viskoelastischen Eigenschaften eines Polymers oder eines Verbundmaterials. Verschiedene Frequenzen werden verwendet, um zeitabhängige Daten zu sammeln, die in eine viskoelastische Masterkurve umgewandelt werden können. Die Anpassung dieser Hauptkurve mit einer Prony-Serie und einer WLF-Gleichung ermöglicht es, die viskoelastischen Eigenschaften eines Materials für die numerischen Simulationen zu extrahieren.
• Entspannungsmessung
• Ermüdung von Polymeren und Verbundwerkstoffen

 

Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf Polymere und Verbundwerkstoffe:  

Feuchtigkeitsquellung: Wenn ein Polymer in eine feuchte Atmosphäre gebracht wird, diffundieren Wassermoleküle in das Material, füllen die Hohlräume zwischen den Molekülen und bewirken eine Volumenänderung. Dieser Effekt kann zusätzlich oder in Konkurrenz zur thermischen Ausdehnung kommen. Die Berücksichtigung in der numerischen Simulation kann die Genauigkeit der Materialverhaltenssverhersage verbessern.

TGA-SA (Thermo-gravimetrischer Analysator - Sorptionsanalysator): Der TGA-SA ist eine einzigartige Art von TGA, bei der der Ofen durch eine Feuchtigkeitskammer ersetzt wurde. Eine trockene Probe wird in eine feuchte Atmosphäre gebracht und der Massenwechsel über die Zeit überwacht. Die Anpassung der Masseentwicklung im Laufe der Zeit ergibt den Diffusionskoeffizienten und die Konzentration bei Sättigung des Wasserdampfes im Polymer.