使用TA技术为聚合物制造领域品牌保驾护航

一个与高质量和可靠服务相关的品牌需要多年的发展,并且在与原设备制造商(OEM)签订大型合同时起到至关重要的作用。但是,如果让劣质零件进入生产环节,并在漏检的情况下使其获准进入消费品,则这种良好的声誉可能会在一夜之间消失。

对于高性能产品中使用高质量聚合物组件的制造商而言,维护品牌的良好声誉涉及许多方面。从确保遵守规章制度,到改善内部质量控制,以保持产品的可靠性和防止部件召回,品牌保护是指确保始终保持产品质量。而且,除生产过程以外,这还意味着需验证进入工厂的原材料的质量、牌号、成分甚至性能。

有许多方法可分析聚合物的上述特性,但本文将以热分析为例,这是一种简单、通用且有效的方法,能保持高质量的聚合物生产。

Protecting your brand with TA in polymer manufacturing

 

用于聚合物质量控制的热分析

随着当今复杂的供应链和回收材料的普及,在原材料投入生产之前对其进行检查变得至关重要。热分析在此方面起着至关重要的作用。

用于聚合物种类和特性鉴定的差示扫描量热法(DSC)

DSC是一种热分析技术,用于检测物质在很宽的温度范围内冷却和/或加热时的状态变化。该技术可精确定位某些热事件发生的确切温度,如熔点或玻璃化转变温度。由于此等特性特定于某种聚合物类型,因此可使用此种简单的技术快速准确地确定聚合物的种类和特性。

也可使用DSC验证回收聚合物的纯度。例如,由于聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)在回收过程中难以分离,因此PP可能会混入回收材料的HDPE中。由于上述两种材料的玻璃化转变温度和熔化温度不同,因此在165ºC至175ºC之间的一个小的吸热峰表明存在PP。

DSC for polymer ID and grade verification

用于成分分析的热重分析(TGA)

热重分析是一种监测样品质量随着温度升高而发生的微小变化的技术。TGA测量的输出示例如下所示:

TGA for compositional analysis

从图中可看出,在给定温度下,重量的每次下降均可归因于特定化合物(例如水或一氧化碳)的损失,由此可测定原始样品的成分。当使用多成分材料时(经常与橡胶成分一并使用),此方法极为有用。此方法的另一个应用领域是测定铝罐上的聚合物涂层厚度。

用于热膨胀分析的热机械分析(TMA)

另一种TA技术是TMA。此方法可在很宽的温度范围内测量部件的热膨胀系数。当单个零件中使用两种或多种材料时(例如用于印刷电路板),此方法特别有用。确保元件具有相似的热膨胀,将防止在使用过程中分层。TMA将测量热膨胀系数,并帮助确定零件在正常预期温度范围内是否存在破裂或分离的危险。

TMA for thermal expansion analysis

上图显示印刷电路板的TMA分析结果。在X、Y和Z方向上测量热膨胀系数,并且可清楚地看到三个方向上的热膨胀性能的差异。

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日期: 30 December 2020

作者: Olivier Savard, Thermal Analysis Specialist

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