Analyse thermomécanique (TMA)

L'analyse thermomécanique (TMA) est utilisée pour caractériser les propriétés physiques des matériaux lorsque la force est appliquée à des températures et des périodes de temps spécifiées. La TMA est utile pour étudier les propriétés des matériaux viscoélastiques, tels que les composés organiques. polymères. Ces matériaux présentent à la fois des propriétés visqueuses et élastiques qui affectent leur réponse aux contraintes mécaniques. Par exemple, dans des conditions de montée en température sous une charge fixe, le matériau viscoélastique peut présenter des changements de volume qui sont en corrélation avec des changements de propriétés tels que le retrait, l'expansion, le gonflement et le ramollissement.

Les mesures sont effectuées par une sonde qui applique une force à l'échantillon. Avant que les conditions de test ne soient appliquées, la longueur de l’échantillon est mesurée sous une force légère, utilisée comme longueur initiale (l₀). Comme le déplacement linéaire se produit en fonction du changement de la force ou de la température appliquée. Le changement de longueur d'échantillon (dl) est mesuré par un transformateur électrique appelé LVDT (transducteur linéaire à déplacement variable). Un exemple d'application consiste à surveiller le changement de longueur lorsque l'échantillon est lentement chauffé. Dans ce cas, l'observation d'un changement spectaculaire de la longueur de l'échantillon peut indiquer un changement de phase, tel qu'une transition vitreuse (Tg), et la température à laquelle Tg se produit peut être calculée à partir du tracé du changement de longueur en fonction de la température. Les techniques d'analyse thermomécanique impliquent la sélection d'un type de sonde approprié pour mesurer les propriétés d'intérêt: point de fusion, point de ramollissement, transition vitreuse, contraction (retrait) et coefficient de dilatation (CTE). La sélection sonde / technique est basée sur la catégorie de charge la mieux adaptée au type d'échantillon et aux mesures de propriété d'intérêt. Ces catégories sont:

Force de compression

Mesures: expansion et contraction de l'échantillon
Mesures: pénétration de l'échantillon

Force de tension

Fonctionne uniquement pour les films ou les fibres
Mesures: expansion et contraction de l'échantillon

Force de compression ou de tension

Force de rampe ou de pas pour évaluer l'évolution de la charge lors du changement de dimension
Isostrain: Mesure la quantité de force requise pour maintenir la déformation à une valeur constante spécifiée lorsque le matériau est chauffé.

Utilisations idéales de la TMA

Mesure de la température de transition vitreuse (Tg) de polymères
Coefficient de dilatation thermique (CTE) de polymères, composites ou inorganiques
Différences de CTE inférieures et supérieures à la Tg
Différences de la température de ramollissement avant et après le traitement ou le vieillissement physique
Effet de la post-polymérisation sur la température de transition vitreuse
Stabilité dimensionnelle des pièces à la température de fonctionnement et à la charge
Différences dans le comportement thermomécanique de films ou de composites stratifiés en fonction du sens de chargement: «machine» et «transverse» ou «dans le plan» et «hors du plan»
Rétrécissement des films orientés

Nos points forts

Petite taille de l'échantillon
Gamme de force faible
Modification de la force: linéaire et progressive
Température programmable: cycles de chauffage et de refroidissement séquentiels (1), isotherme (2)

Limites

Taille de l'échantillon en vrac:
- 0.5 mm à 26 mm (axe z, c'est-à-dire hauteur ou épaisseur)
- Faces parallèles pour l'expansion
- Raisonnablement plat pour la pénétration
- 5 mm jusqu'à 10 mm (dimensions x et y, c'est-à-dire largeur et longueur)
Gamme de taille de film / fibres
- Épaisseur maximale de l'échantillon (uniforme) = 1 mm

Spécifications techniques TMA

Fonctionnement en température: -150-1,000 XNUMX°C
Rampe de température: 1-20°C/minute
Gamme de force: 0.001 à 2 N (204 g)
Mode de fonctionnement: La norme