Termikus analízis alkalmazhatósága a polimerek anyagvizsgálatában és jellemzésében



Hasonló dokumentumok
Szerkezet és tulajdonságok

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Novák Csaba BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 1111 Budapest, Szent Gellért tér 4. Termikus analízis

19. TERMIKUS ANALÍZIS

Polimerek adalékanyagai Dr. Tábi Tamás

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék. TDK dolgozat

Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok

Szerkezet és tulajdonságok

MŰANYAGFAJTÁK. Új olefin blokk-kopolimerek előállítása posztmetallocén technológiával

Poli(etilén-tereftalát) (PET) újrafeldolgozása a tulajdonságok javításával

A DERIVATOGRÁF: EGY FEJEZET A TERMIKUS ANALÍZIS TÖRTÉNETÉBŐL

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

A tompahegesztés hatása a polietilén csövek szerkezetére és tulajdonságaira

Szilárd anyagok. Műszaki kémia, Anyagtan I. 7. előadás. Dolgosné dr. Kovács Anita egy.doc. PTE MIK Környezetmérnöki Tanszék

Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával

Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Előfeltétel (tantárgyi kód)

Kecskeméti Főiskola GAMF Kar. Poliolefinek öregítő vizsgálata Szűcs András. Budapest, X. 18

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZAFNER GÁBOR

Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret

TERMOANALÍZIS

MŰANYAGOK A GÉPJÁRMŰIPARBAN

AMORF POLIMER SEGÉDANYAGOK FIZIKAI ÖREGEDÉSÉNEK HATÁSA A GYÓGYSZERFORMA FIZIKAI STABILITÁSÁRA

Tárgyszavak: polilaktid; biológiai lebomlás; komposztálhatóság; megújuló nyersanyagforrás; feldolgozás; tulajdonságok.

Tárgyszavak: alakmemória-polimerek; elektromosan vezető adalékok; nanokompozitok; elektronika; dópolás.

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Polimer nanokompozitok

Anyagtudományi sejtautomaták skálázási stratégiái

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

A kémiai energia és az elektromos áram kapcsolata a galvánelemben és az elektrolizáló cellában

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Kábeldiagnosztikai vizsgálatok a BME-n

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Anyagtudomány: hagyományos szerkezeti anyagok és polimerek

Polimerek anyagszerkezettana és technológiája

Polimerek fizikai és kémiai alapjai Nagy, Roland, Pannon Egyetem

Érdekes újdonságok az erősített hőre keményedő és hőre lágyuló műanyagok területén

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

LTSÉG G ALATTI DIAGNOSZTIKAI PARAMÉTEREKRE. tamus.adam@vet.bme.hu. gtudományi Egyetem

Anyagok az energetikában

Differenciális pásztázó kalorimetria DSC. TMA DMA felszabaduló gázok mennyisége. Fejlődő gáz kimutatása Fejlődő gáz analízise

Anyagtudomány: hagyományos szerkezeti anyagok és polimerek

Alacsony- és Közepes- Hımérséklető Anyagvizsgáló Labor (M133-M134)

Többfalú szén nanocső tartalmú polimer nanokompozitok előállítása és tanulmányozása

MŰSZAKI POLIMEREK TRIBOLÓGIAI KUTATÁSA KÜLÖNBÖZŐ RENDSZEREKBEN

Szakmai tevékenység az MTA TTK Polimer Fizikai Kutatócsoportjában és a BME Műanyag- és Gumiipari Laboratóriumában

Poliészterszövet ragasztása fólia alakú poliuretán ömledékragasztóval

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

Polimer nanokompozit blendek mechanikai és termikus tulajdonságai

Polimerek alkalmazástechnikája BMEGEPTAGA4

Tejsav alapú polimérek

Alkímia Ma. az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával. KÖZÉPISKOLAI KÉMIAI LAPOK

Termikus analízis. Dr. Szilágyi Imre Miklós BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

Fény kölcsönhatása az anyaggal:

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Felszívódó implantátumok alapanyagai

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Kristályos és amorf polimerek termikus vizsgálata differenciális pásztázó kalorimetriával

Alumínium és ötvözeteinek hegesztése

Műanyagok Pukánszky Béla - Tel.: Műanyag- és Gumiipari Tanszék, H ép. 1. em.

Villamos kapcsolókészülékek BMEVIVEA336

Kristályos fullerénszármazékok topokémiai reakciói

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

3. gyakorlat. Félvezető eszközök jellemzőinek vizsgálata a hőmérséklet függvényében

Műanyag- és elasztomer ragasztási útmutató

Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése. Szőcs András. Budapest, IV. 29.

Anyagvizsgálati módszerek

1. kép: A kiindulási PVC por (elől) és a termooxidatív körülmények között különböző időkig degradált PVC (a számok a kezelési időt jelölik órában).

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

Nyomásérzékelés

BEVEZETÉS CÉLKITŐZÉS

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

6. RADIOAKTIVITÁS ÉS GEOTERMIKA

Cukorészterek olvadéktechnológiai alkalmazhatóságának vizsgálata

P. Nagy József, Akadémiai Kiadó A hangszigetelés elmélete és gyakorlata

Évelő lágyszárú növények biomasszájának hasznosítása

Környezeti hatások vizsgálata laboratórium

Anyagok az energetikában

SZIE Konzorcium. Alapkutatás fejlesztés a Szent István Egyetem Pirolízis Technológiai Kutatóközpontjában. Zárójelentés

Spektroszkópiai módszerek és ezek más módszerrel kombinált változatainak alkalmazása a műanyagiparban

2006R1907 HU

Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek. Kolloid rendszerek

TDK dolgozat. Pákozdi Csaba Konzulensek: Dr. Majorosné Dr. Lublóy Éva adjunktus Czoboly Olivér doktorandusz KOMBINÁLT TŰZVÉDELMI BURKOLATOK

átlagos molekulatömegére

Fröccsöntés során kialakuló szerkezet hatása eredeti és reciklált PET mechanikai tulajdonságaira

Félvezető és mágneses polimerek és kompozitok

Makromolekulák. Fehérjetekeredé. rjetekeredés. Biopolimer. Polimerek

MŰANYAGOK ÉS A KÖRNYEZET

KLASZTERJELENSÉGEK ÁTMENETIFÉM ALAPÚ, NEM EGYENSÚLYI ÖTVÖZETEK TULAJDONSÁGAIBAN ÉS ÁTALAKULÁSAIBAN. Akadémiai doktori értekezés.

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

BMEEOHSAT17 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

Analitikusok a makromolekulák nyomában Bozi János MTA TTK AKI

Vízgyűrűs vákuumszivattyú (Vi)

Elzáró csappantyúk. AKK típus. Szennyezett levegőhöz

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS SZAFNER GÁBOR

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

TEHERHORDÓ ÜVEGEK. PhD Tézisek készült a nyilvános védésre. PANKHARDT Kinga, MSc okl. építőmérnök

Átírás:

Termikus analízis alkalmazhatósága a polimerek anyagvizsgálatában és jellemzésében Menyhárd Alfréd BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék PerkinElmer szeminárium Budapest, 2015. október 20.

Vázlat Bevezetés Termoanalitikai technikák alkalmazása a műanyagok területén Példák a termoanalitika mindennapi életéből Fizikai átmenetek, fajhő mérése Állapotváltozások, olvadás, kristályosodás Szerkezeti információk az olvadási görbe alapján Polimerek molekulaszerkezetének jellemzése frakcionált kristályosítással Kristályosodás kinetika, gócsűrűség számítás Bomlási folyamatok Termomechanikai vizsgálatok Összefoglalás, értékelés

Bevezetés Kalorimetria Bármilyen entalpiaváltozással járó folyamat követésére alkalmas technika Képződéshők Képződési szabadentalpiák Entalpiák Kötési energiák Reakcióhők Fizikai átmenetek (olvadás, kristályosodás, üvegesedés) Fajhő

Bevezetés Termogravimetria Bomlási folyamatok Részletes füstgázanalízis (kapcsolt technikák) Bomlási mechanizmus Tömegváltozás Oldószer nyomok, el nem reagált monomer mennyiségének kimutatása Szimultán termikus analízis TG-DTA

Bevezetés Termomechanikai analízis Viszkoelasztikus viselkedés TMA (lineáris hőtágulási együttható) DMTA Mechanikai spektroszkópia Üvegesedési átmenet Ömledékreológia Egyéb speciális technikák Termooptikai mikroszkópia (TOM, TOM-DTA) Raman spektroszkópia Széles szögű röntgenszórás (WAXS)

Kalorimetria A bemutatkozás: Polietilén-tereftalát Hőáram (mw) Endo Exo T g V h = 10 C/min V h = 20 C/min V h = 40 C/min 0 50 100 150 200 250 300 Hőmérséklet ( C) Hideg kristályosodás Olvadás

Fajhő mérése, üvegesedés Elasztomerek alacsony hőmérsékletű üvegesedése (vulkanizáció hatása) Hőáram (mw) Endoterm Üres mintatartók Ismeretlen minta Zafír Fajhő, c p (J/g C) 2,0 1,5 1,0 0,5 2 perc 4 perc 6 perc 8 perc 10 perc 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Hőmérséklet ( C) 0,0-120 -100-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 Hőmérséklet ( C)

Fajhő mérése, üvegesedés Heterogén fázisú polimerek PP random kopolimer

Hőmérséklet Fajhő mérése Lépcsős (Stepscan) mérés Lépcsőzetes fűtés A fajhő változás nyomon követése Üvegesedés Idő

Olvadás és kristályosodás Az olvadás és kristályosodás jellemző mennyiségei Túlhűtés Instabil szerkezet

Adalékanyagok hatása Gócképző adalék hatékonysága Gócképzők Összehasonlító mérés Eltérő hatás Oldódás Különböző hatékonyság Kristályosodási csúcshőmérséklet, T cp ( C) 130 125 120 115 110 105 Gócképzõ 1 Gócképzõ 2 Gócképzõ 3 0 500 1000 1500 2000 Gócképző mennyiség (ppm)

Olvadás, szerkezet Az olvadási görbéből a lamellavastagság meghatározható A kristályszerkezet tökéletesedése Részleges olvadás Eloszlásfüggvény, f(l) (nm -1 ) A lamella vastagság 0,04 nő, ezért változnak 0,02 a mechanikai 0,00 10 20 30 40 tulajdonságok 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 f(l) Kezeletlen f(l) (T a = 165 C, t a = 0 min) f(l) (T a = 165 C, t a = 15 min) f(l) (T a = 165 C, t a = 30 min) f(l) (T a = 165 C, t a = 60 min) f(l) (T a = 165 C, t a = 120 min) f(l) (T a = 165 C, t a = 480 min) Lamella vastagság, l (nm)

Olvadás szerkezet DSC és mechanikai tulajdonságok E = E a + E c E a e 1 X X α + 1 l β γ X és l - DSC E szabványos húzás Számított modulus (GPa) 4 3 2 1 Homopolimer 1 Homopolimer 2 Homopolimer 3 Random kopolimer 1 Random kopolimer 2 Random kopolimer 3 Random kopolimer 4 0 0 1 2 3 4 Mért modulus (GPa)

Kristályosodás, kinetika Számos kinetikai módszer Izoterm körülmények Avrami kitevő (gócképződés mechanizmusa) Összsebességi állandó Aktiválási energia Anizoterm körülmények Aktiválási energia Preexponenciális tényező A kristályosodás mechanizmusának felderítése

Kristályosodás, kinetika Gócsűrűség számolás N t = 3 V cr 4π G τ t i 3 N t t i 1 4 1 x t ln 1 x t 3/4 N = t f N t 0 Optikai jellemzők Hőáram (mw) Edno Exo 2 mw T i, t i 370 375 380 385 390 395 400 Hőmérséklet, T (K)

Kristályosodás, kinetika Gócsűrűség és optikai tulajdonságok 70 60 NA21 NA71 NX8000 Homályosság /% 50 40 30 20 H3-ref 10 8 9 10 11 12 13 14 15 16 logn /m -3

Olvadás és kristályosodás α-ipp olvadása -ipp olvadása 2. 3. Szakasz 1.Szakasz α-átkristályosodás a Szobahőmérsékletre (25 C) hűtve a mintát Korlátolt visszahűtés, A termikus (T R = 100 és mechanikai előélet során törlése keletkező α-módosulatú gócok C) hogy elkerüljük a -módosulat endoterm parciális olvadására szekunder kristályosodás szuperponálódik egy α-módosulatváltással képződését, amelyek az olvadás során gócképzőként hatnak járó exoterm átkristályosodás

Molekulaszerkezet Lépcsős kristályosítás Hőáram /mw (Endo Exo) Kísérleti görbe Felbontott görbék A felbontott görbék összege 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Hőmérséklet ( C)

Molekulaszerkezet Átlagos szabályos lánchossz 170 140 30 I av = 103 monomer egység H T mp m (sztenderd DSC) ( C) (Jg -1 ) 120 160 100 150 80 140 60 Részarány /% 25 20 15 10 5 130 40 20 40 60 80 100 120 I av av (monomer /monomer egység) egyság 0 40 60 80 100 120 140 160 Szabályos lánchossz (monomer egység)

Bomlási folyamatok Termo-oxidatív folyamatok (DSC)

Bomlási folyamatok Polipropilén, inert atmoszférában Teljes bomlás, sok egymással átfedő folyamat

Bomlási folyamatok Poliolefinek oxigénben Tömegnövekedés oxidációs folyamat kezdete 1 tömeg%-nál kisebb növekedés, érzékenység

Bomlási folyamatok Kopolimerek, töltött rendszerek ABS

Bomlási folyamatok Többkomponensű rendszerek Öblítőgáz váltása N 2 O 2 39,6 wt% polimer 30,3 wt% szén 30,1 wt% üvegszál

Termomechanikai analízis DMTA periodikus terhelés, politejsav Üvegesedés és hidegkristályosodás 8.0E+08 5.1601E+09 57.1Cel 1.000Hz 2.4369E+09Pa 2.0000 58.5Cel 1.000Hz 2.8E+08Pa 61.5Cel 1.000Hz 1.9404 1.8000 1.6000 6.3559E+06Pa 57.4Cel 1.000Hz 1.2768E+09Pa 1.4000 E" Pa E' Pa 94.2Cel 1.000Hz 1.3750E+08Pa 1.2000 1.0000 tand 8.2933E+06Pa 92.2Cel 1.000Hz 7.0647E+07Pa 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 62.5Cel 1.000Hz 6.4351E+06Pa 84.3Cel 1.000Hz 7.4043E+06Pa 0.0000 1.1E+06 2.8261E+06 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Temp Cel 90.0 100.0 110.0 120.0-0.2000

Összefoglalás Termoanalitikai vizsgálatok Alap anyagvizsgálati módszer Ipari és tudományos jelentőség Hasznos ipari problémák megoldásában Fejlesztési munkákban Kutatásban Két nemzetközi folyóirat, ami csak a termikus analízissel foglalkozik Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (kb. 850 cikk évente, IF 2,042) Thermochnimica Acta (kb. 350 cikk évente, IF 2,184)

Értékelés A Perforum küldetés Készülék választás (demo laboratórium) Folyamatos kapcsolattartás és szakmai támogatás, iskolák, tréningek Egyedi megoldások kidolgozása Közösség, egymást kiegészítő területek Köszönöm a figyelmet