Tiêu chuẩn DIN 53765 Thử nghiệm nhựa và chất đàn hồi - Phân tích nhiệt - Phương pháp DSC

Tiêu chuẩn “DIN 53765 Thử nghiệm chất dẻo và chất đàn hồi - Phân tích nhiệt - Phương pháp DSC”, do Viện Tiêu chuẩn hóa Đức (DIN) ban hành, mô tả phương pháp xác định khả năng chống mài mòn của chất dẻo bằng cách sử dụng đĩa mài mòn (hoặc bánh xe ma sát). Về cơ bản, đây là thử nghiệm mài mòn Taber.

Phân tích nhiệt vi sai (DSC) là một trong những kỹ thuật phân tích nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất trong việc đặc trưng hóa chất dẻo (nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn) và chất đàn hồi (cao su và vật liệu giống cao su). Khi cả mẫu và chất tham chiếu trơ được đặt trong một chương trình nhiệt độ được kiểm soát, nó sẽ đo sự khác biệt về dòng nhiệt giữa chúng. Điều này cho thấy các chuyển đổi và phản ứng nhiệt quan trọng ảnh hưởng đến quá trình xử lý vật liệu, hiệu suất, kiểm soát chất lượng và phân tích lỗi.

Trong thí nghiệm đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC),

Một mẫu nhỏ (thường là 5–20 mg) được đặt trong một hộp chứa bên cạnh một hộp chứa mẫu đối chứng rỗng.
Thiết bị này làm nóng hoặc làm nguội với tốc độ không đổi (thường là 10 độ/phút hoặc 20 độ/phút).
Cảm biến phát hiện bất kỳ sự kiện thu nhiệt (hấp thụ nhiệt, ví dụ: nóng chảy, chuyển pha thủy tinh) hoặc tỏa nhiệt (giải phóng nhiệt, ví dụ: kết tinh, đóng rắn, oxy hóa).
Kết quả được biểu diễn dưới dạng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng nhiệt và nhiệt độ hoặc thời gian.

Có hai loại thiết bị chính:

Phương pháp đo nhiệt lượng dòng chảy vi sai (DSC): Đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu và mẫu tham chiếu.
Chế độ cân bằng công suất DSC: Điều chỉnh công suất để giữ cho mẫu và chất tham chiếu ở cùng nhiệt độ.

DSC điều biến là một biến thể tiên tiến, chồng ghép dao động nhiệt độ hình sin để tách các sự kiện thuận nghịch (liên quan đến dung lượng nhiệt) và không thuận nghịch (động học) nhằm phân giải tốt hơn các quá trình chuyển đổi chồng chéo.

Phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) cung cấp dữ liệu quý giá cho cả việc phát triển vật liệu và đảm bảo chất lượng:

Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh: Cho biết sự chuyển tiếp từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái đàn hồi. Các ứng dụng điển hình bao gồm tính dẻo, độ giòn, và tầm quan trọng thiết yếu đối với chất đàn hồi và nhựa vô định hình.
Nhiệt độ nóng chảy và enthalpy: Cho biết điểm nóng chảy của các vùng tinh thể. Các ứng dụng điển hình bao gồm độ kết tinh và nhiệt độ xử lý đối với chất dẻo nhiệt.
Nhiệt độ và enthalpy kết tinh: Cho biết quá trình kết tinh trong khi làm nguội. Các ứng dụng điển hình, đặc tính xử lý và tác nhân tạo mầm kết tinh.
Độ kết tinh: Cho biết tỷ lệ phần trăm hàm lượng tinh thể. Các ứng dụng điển hình bao gồm độ bền cơ học và tính chất chắn.
Quá trình lưu hóa/liên kết ngang: Biểu thị enthalpy và nhiệt độ của phản ứng. Các ứng dụng điển hình bao gồm quá trình lưu hóa trong vật liệu nhiệt rắn và chất đàn hồi.
Thời gian cảm ứng oxy hóa / thời gian bắt đầu: Thể hiện tính ổn định oxy hóa. Ứng dụng điển hình: Hoạt tính ổn định trong polyolefin và cao su.
Nhiệt dung riêng: Cho biết khả năng lưu trữ nhiệt. Các ứng dụng điển hình bao gồm quản lý nhiệt và mô phỏng quy trình.
Suy giảm/ổn định nhiệt: Cho biết thời điểm bắt đầu suy giảm. Ứng dụng điển hình: giới hạn nhiệt độ hoạt động tối đa.

Đối với chất đàn hồi, DSC đặc biệt hữu ích trong việc xác định nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (thường rất thấp đối với hầu hết các loại cao su, ví dụ: âm 60 độ), xác định các chất dẻo hoặc chất độn được thêm vào, và đánh giá tác dụng của quá trình lưu hóa hoặc chất hóa dẻo còn sót lại. Nó cũng có thể giúp xác định các chất gây ô nhiễm hoặc thành phần hỗn hợp mà các phương pháp truyền thống có thể bỏ sót.

Quy trình được mô tả trong tiêu chuẩn DIN 53765 thường tuân theo các bước sau:

Mẫu thử phẳng được gắn trên một bàn xoay.
Hai bánh mài mòn thuộc loại đã chỉ định được ép vào mẫu với một tải trọng xác định (thường là 250 g, 500 g, 750 g hoặc 1000 g cho mỗi cánh tay).
Mẫu vật quay dưới bánh xe, tạo ra vết mài mòn có dạng lò xo chéo.

Khả năng chống mài mòn được đánh giá bằng các phương pháp sau:

Sự hao hụt khối lượng (sự khác biệt về khối lượng trước và sau một số chu kỳ nhất định, thường là 1000 chu kỳ)
Mất thể tích
Đánh giá trực quan bề mặt bị mài mòn.

Thử nghiệm này chứng minh khả năng chống mài mòn do ma sát của vật liệu.

Phương pháp này được sử dụng để đánh giá khả năng chống mài mòn của các vật liệu sau:

Nhựa cứng và nhựa dẻo
lớp phủ
Laminates
thảm trải Nha
Cao su và chất đàn hồi (thường được sử dụng trong thực tế)
Da, vải, sơn, giấy (mặc dù tiêu đề tập trung vào nhựa)

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các vật liệu tiếp xúc với ma sát, mài mòn hoặc lưu lượng người đi bộ.

Tóm lại, tiêu chuẩn DIN 53765 quy định các phương pháp xác định độ dẫn điện (hoặc điện trở) của nhựa và vật liệu polyme. Thuộc tính này rất quan trọng trong các ứng dụng cần kiểm soát hành vi tĩnh điện, cách điện hoặc độ dẫn điện. Tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như điện tử, ô tô, bao bì và kỹ thuật vật liệu, đặc biệt là trong việc đánh giá nhựa chống tĩnh điện và dẫn điện.

Các mục tiêu chính của tiêu chuẩn DIN 53765 như sau:

Đo độ dẫn điện của chất dẻo.
Để đánh giá điện trở bề mặt và điện trở thể tích.
Các vật liệu có thể được phân loại như sau:
- Chất cách điện
- Chống tĩnh điện
- Dẫn điện

Điều này giúp các nhà sản xuất đảm bảo rằng vật liệu đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và an toàn.

Tiêu chuẩn DIN 53765 áp dụng cho các trường hợp sau:

Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn
Vật liệu composite polyme dẫn điện (ví dụ: nhựa chứa carbon)
Bề mặt nhựa được phủ hoặc biến đổi

Các ứng dụng điển hình của tiêu chuẩn này bao gồm:

Vỏ thiết bị điện tử
Linh kiện nội thất ô tô
Vật liệu đóng gói cho các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Các loại vật liệu trải sàn và vật liệu lát sàn cần khả năng chống tĩnh điện.

Độ dẫn điện là nghịch đảo của điện trở suất. Tiêu chuẩn này thường đánh giá các thông số sau:

Điện trở suất thể tích: Điện trở của một vật liệu.
Điện trở suất bề mặt: Điện trở giữa hai mặt phẳng bề mặt.

Quy trình kiểm thử thường tuân theo các bước sau:

Chuẩn bị mẫu: Mẫu phải có hình dạng và độ dày xác định. Bề mặt phải sạch và được xử lý. Điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) phải được kiểm soát.
Các thiết bị được sử dụng bao gồm: một máy đo điện trở cao (điện kế), điện cực (dạng vòng hoặc dạng tấm) và một vòng bảo vệ để giảm thiểu dòng rò.
Quy trình: Mẫu được đặt giữa hai điện cực. Một điện áp xác định được đặt vào. Dòng điện tạo ra được đo. Điện trở suất được tính toán bằng các công thức tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn DIN 53765 rất quan trọng vì những lý do sau:

An toàn tĩnh điện: Ngăn ngừa hiện tượng phóng tĩnh điện gây hư hại cho các thiết bị điện tử nhạy cảm và giảm nguy cơ cháy nổ trong môi trường nguy hiểm.
Kiểm soát chất lượng: Đảm bảo các đặc tính điện ổn định trong suốt quá trình sản xuất.
Phát triển vật liệu: Hỗ trợ phát triển các chất độn dẫn điện (muội than, graphene) và các chất phụ gia chống tĩnh điện.

Tóm lại, tiêu chuẩn DIN 53765 là một tiêu chuẩn cơ bản để đánh giá đặc tính điện của nhựa, đặc biệt trong các ứng dụng mà việc kiểm soát tĩnh điện là rất quan trọng. Bằng cách cung cấp các phương pháp đáng tin cậy để đo độ dẫn điện và điện trở, tiêu chuẩn này giúp các ngành công nghiệp đảm bảo an toàn, hiệu suất và sự tuân thủ của sản phẩm.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn DIN 53765.