TGA چیست؟
آنالیز ترموگراویمتری روشی است که در آن جرم نمونه به طور پیوسته در حالی که در اتمسفر کنترل شده گرم می شود ثبت می شود. این یک روش تجزیه و تحلیل است که در آن دمای تجزیه، مواد فرار، مواد پرکننده و خاکستر تعیین می شود.
هدف TGA
هدف تعیین پایداری حرارتی پلیمر و نسبت اجزاء (فرار، پلیمر، کربن سیاه، پرکننده غیر آلی) است.
TGA بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- پلیمرهای اضافه و پر شده
- ترکیبات لاستیکی
- پوشش ها و چسب ها
- Kompozit malzemeler
TGA در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با TGA
- ISO 11358-1
- ASTM E1131
- ASTM D6370 (تحلیل ترکیب لاستیکی)
شرایط TGA
- برنامه دما
- نرخ گرمایش و محدوده دمایی تعریف شده در استاندارد یا مشخصات
- Atmosfer
- مراحل بی اثر (نیتروژن) و در صورت لزوم اکسید کننده (هوا/اکسیژن).
- جرم نمونه
- تعریف شده در استاندارد؛ معمولاً چند تا چند ده میلی گرم
- کالیبراسیون
- کالیبراسیون دما و جرم با مراجع تایید شده
تجهیزات TGA
- آنالایزر حرارتی
- سیستم کنترل جریان گاز
- میکروبالانس
- مواد کالیبراسیون تایید شده
الزامات نمونه برای TGA
- نمونه باید نماینده و همگن باشد
- باید به صورت نازک و یکنواخت در بوته نمونه قرار گیرد.
- سرعت جریان گاز باید ثابت نگه داشته شود
- جرم نمونه باید در محدوده تعریف شده در استاندارد باشد
مدت TGA
به طور معمول 2-4 روز.
روش اجرای TGA
- 1کالیبراسیون دستگاه تأیید شده است.
- 2نمونه توزین شده و در بوته قرار می گیرد.
- 3گرمایش در فضای بی اثر اعمال می شود.
- 4در صورت لزوم، به اتمسفر اکسید کننده بروید.
- 5منحنی از دست دادن جرم و مشتق آن ارزیابی می شود.
- 6نسبت اجزا محاسبه می شود.
معیارهای پذیرش TGA
معیارهای پذیرش، نسبت پرکننده/خاکستر یا حدود دمای شروع تجزیه تعریف شده در مشخصات هستند.
ارزیابی نتایج
نرخ گرمایش و دمای تجزیه جو را تغییر می دهد. مقایسه بدون گزارش این پارامترها امکان پذیر نیست. جداسازی کربن سیاه و پرکننده معدنی نیاز به تبادل اتمسفر دارد. تجزیه و تحلیل تک جوی این دو را مخلوط می کند.
گزارش TGA
- استاندارد اعمال شد
- برنامه دما و مراحل جوی
- جرم نمونه
- مراحل کاهش جرم و دما
- نسبت مواد تشکیل دهنده محاسبه شده
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای محصول مواد
آزمون پلاستیک — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون TGA به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های پلاستیک رفتار مکانیکی، حرارتی و احتراقی یک ماده پلیمری را تعیین می‌کنند. برخلاف فلزات، پلاستیک‌ها ویسکوالاستیک هستند: رفتار آن‌ها به سرعت بارگذاری، دما و رطوبت بستگی دارد. از این رو، ماده یکسان در شرایط مختلف نتایج متفاوتی می‌دهد و شرایط آزمون بخش جدایی‌ناپذیر نتیجه است.
پیامد عملی ویسکوالاستیسیته این است: یک قطعه پلاستیکی تحت بار ثابت با گذشت زمان همچنان تغییر شکل می‌دهد (خزش) و تنشی که در تغییرشکل ثابت تحمل می‌کند با گذشت زمان کاهش می‌یابد (تخفیف تنش). یک اتصال پیچی شل می‌شود، یک بست نیروی گیره‌ای خود را از دست می‌دهد، یک قفسه با گذشت زمان خم می‌شود. یک آزمون کشش کوتاه‌مدت این رفتار را نشان نمی‌دهد؛ آزمون بلندمدت یا مدل شتاب‌یافته لازم است.
رفتار حرارتی محور اصلی دوم است. نرخ جریان مذاب نشان‌دهنده قابلیت فرآوری ماده و یکنواختی بین بچ‌ها است؛ دمای انحراف حرارتی و نقطه نرم‌شدن ویکات حد تقریبی دمای کارکرد را نشان می‌دهند. تحلیل حرارتی (DSC، TGA، DMA) هویت ماده را آشکار می‌کند: دمای انتقال شیشه‌ای، رفتار ذوب، بلورینگی، میزان پرکننده و دمای تجزیه.
رفتار احتراق سومین محور است و مستقیماً به استانداردهای محصول مرتبط می‌شود. کلاس UL 94 و شاخص اکسیژن حدی در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود؛ برای بدنه یک دستگاه الکتریکی کلاس خاصی لازم است، در حالی که برای یک محصول ساختمانی سیستم طبقه‌بندی دیگری اعمال می‌شود.
پیرسازی پرحذف‌ترین بخش این حوزه است. پلاستیک‌ها تحت تأثیر اشعه فرابنفش، گرما، رطوبت و اکسیژن تخریب می‌شوند: رنگ تغییر می‌کند، سطح ترک می‌خورد، مقاومت ضربه کاهش می‌یابد. برای قطعه‌ای که قرار است در فضای باز استفاده شود، آنچه اهمیت دارد مقادیر روز اول نیست بلکه مقادیر پس از پیرسازی است. تجهیزات قوس زنون و فرابنفش فلورسنت این تخریب را تسریع کرده و امکان مقایسه را فراهم می‌کنند.
خروجی این حوزه معمولاً در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود و استانداردهای محصول به آن برگه ارجاع می‌دهند. اما ممکن است بین مقدار برگه اطلاعات و رفتار قطعه واقعی تفاوت وجود داشته باشد: جهت‌گیری ایجادشده حین قالب‌گیری، خطوط جوش و تنش‌های داخلی باعث می‌شود قطعه متفاوت از نمونه رفتار کند.
استفاده از محتوای بازیافتی پرسش تازه‌ای به این حوزه افزوده است. رزین بازیافتی از بچی به بچ دیگر تغییر می‌کند؛ خواص مکانیکی، رنگ و رفتار احتراق ممکن است بین بچ‌ها جابه‌جا شود. بنابراین برای تولیدکننده‌ای که از مواد بازیافتی استفاده می‌کند، کنترل مواد ورودی یک انتخاب نیست بلکه یک ضرورت است.
گروه‌های روش در این حوزه
مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شارپی و ایزود، سختی (شور)، خزش و ترک‌خوردگی تنشی محیطی.
حرارتی
شاخص جریان مذاب (MFI)، دمای انحراف حرارتی (HDT)، دمای نرم‌شدن ویکات، انبساط حرارتی خطی.
تحلیل حرارتی
دماهای انتقال و بلورینگی با DSC، ترکیب و تجزیه با TGA، رفتار مکانیکی دینامیکی با DMA.
احتراق
طبقه‌بندی UL 94، شاخص اکسیژن حدی (LOI)، آزمون‌های سیم داغ و شعله سوزنی.
پیری
پیرسازی شتاب‌یافته با قوس زنون و فرابنفش فلورسنت، پیرسازی با هوای گرم، رطوبت و چگالش.
فیزیکی
چگالی، جذب آب، محتوای خاکستر، نفوذپذیری گاز و بخار آب در فیلم و ورق.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- نتیجه آزمون پلاستیک بدون ذکر سرعت و دمای آزمون قابل تفسیر نیست؛ رفتار ویسکوالاستیک به این پارامترها بستگی دارد.
- نتیجه نمونه به‌طور مستقیم به قطعه واقعی منتقل نمی‌شود؛ جهت‌گیری قالب‌گیری و خطوط جوش تعیین‌کننده هستند.
- مقادیر HDT و ویکات دمای کارکرد نیستند؛ صرفاً نشانه‌ای تقریبی از حد بالا هستند و تحت بار اعمال نمی‌شوند.
- کلاس UL 94 به ضخامت بستگی دارد؛ ضخامت دیواره متفاوت نیازمند بازتأیید است.
- برای پلیمرهای جاذب رطوبت (مانند پلی‌آمید)، اگر شرطی‌سازی انجام نشود نتایج گمراه‌کننده خواهند بود.
- نتایج ASTM D638 و ISO 527 مستقیماً معادل نیستند. هندسه نمونه و تعاریف نرخ متفاوت است.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- انتخاب ماده و تأیید تأمین‌کننده
- برآورده‌کردن الزامات قابلیت اشتعال و حرارتی استاندارد محصول
- تأیید استفاده از محتوای بازیافتی و کنترل بچ
- کنترل فرآیند قالب‌گیری و یکنواختی بچ
- اثبات مقاومت در برابر پیرسازی برای استفاده در فضای باز
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره TGA
TGA بر اساس کدام استاندارد ساخته شده است؟
TGA در محدوده ISO 11358-1, ASTM E1131 و ASTM D6370 (تحلیل ترکیب لاستیکی) اجرا می شود. مقادیر حدی و معیارهای پذیرشی که باید اعمال شوند در استاندارد محصول تعریف شده است. نسخه معتبر برای محصول شما در مرحله پیشنهاد به صورت کتبی تایید می شود.
TGA برای کدام محصولات کاربرد دارد؟
عمدتاً برای پلیمرهای اضافه و پر شده, ترکیبات لاستیکی, پوشش ها و چسب ها و Kompozit malzemeler اعمال می شود. اینکه آیا محصول شما در محدوده گنجانده شده است یا خیر، با بررسی مشخصات فنی و کاربرد مورد نظر آن مشخص می شود.
تحت چه شرایطی TGA انجام می شود؟
پارامترهای تعیین کننده عبارتند از: برنامه دما — نرخ گرمایش و محدوده دمایی تعریف شده در استاندارد یا مشخصات, Atmosfer — مراحل بی اثر (نیتروژن) و در صورت لزوم اکسید کننده (هوا/اکسیژن). و جرم نمونه — تعریف شده در استاندارد؛ معمولاً چند تا چند ده میلی گرم. شرایط کامل در بخش "شرایط تست" در صفحه موجود است و بسته به استاندارد محصول متفاوت است.
چه نوع نمونه ای برای TGA مورد نیاز است؟
نمونه باید نماینده و همگن باشد, باید به صورت نازک و یکنواخت در بوته نمونه قرار گیرد. و سرعت جریان گاز باید ثابت نگه داشته شود. تعداد نمونه ها با توجه به استاندارد محصول و محدوده ای که باید گزارش شود تعیین می شود.
مدت زمان TGA چقدر است؟
به طور معمول 2-4 روز. این مدت به خود آزمایش تعلق دارد. آماده سازی نمونه، صف بندی و گزارش نیز ارزیابی می شود. یک برنامه زمانی واقعی برای محصول شما در پیشنهاد ارائه شده است.
نتیجه TGA به نام "مناسب" چیست؟
معیارهای پذیرش، نسبت پرکننده/خاکستر یا حدود دمای شروع تجزیه تعریف شده در مشخصات هستند.