Análisis Térmico Nivelado Nano de las Películas Orientadas biaxialmente De Múltiples Capas del Polipropileno (BOPP) Usando la Antena Térmica nano-TA de los Instrumentos de Anasys

Temas Revestidos

Antecedentes
Objetivos
Técnica Local del Análisis Térmico de la Antena Térmica nano-TA
Ajuste Experimental
Resultados y Discusión
De la Parte Superior Configuración Hacia Abajo
Análisis Seccionado transversalmente
Conclusiones
Acuses De Recibo

Antecedentes

Las películas Orientadas biaxialmente del polipropileno (BOPP), termosoldables y el no-calor lacrable se utilizan extensivamente en la industria de empaquetado. Estas películas están uni o las estructuras de varias capas que tienen un espesor total típico del µm solamente 15-25. Las películas de múltiples capas más simples corresponden a las estructuras de la tres-capa: una capa gruesa de la base de homopolímero del polipropileno intercalada entre (generalmente cerca de 1 µm) la piel fina dos acoda. Cada capa tiene su propia contribución a las propiedades de la película. En las estructuras estándar de la tres-capa, la capa de la base proporciona principal a la rigidez de la película, mientras que las capas de la piel proporcionan a propiedades del lacre y/o de la superficie.

Objetivos

El objetivo de este trabajo era doble:

Técnica Local del Análisis Térmico de la Antena Térmica nano-TA

La antena térmica Nano-TA es una técnica local del análisis térmico que combina las altas capacidades de la proyección de imagen de la resolución espacial de la microscopia atómica de la fuerza con la capacidad de obtener la comprensión del comportamiento térmico de materiales con una resolución espacial de sub-100nm. (un descubrimiento en la resolución espacial ~50x mejora que el estado plus ultra, con las implicaciones profundas para los campos de Polímeros y de Productos Farmacéuticos). La punta convencional del AFM es reemplazada por una antena térmica especial de la antena nano-TA que tenga un calefactor miniatura embutido y controlada por el soporte físico y el software térmicos especialmente diseñados de la antena nano-TA. Esta antena térmica de la antena nano-TA permite a una superficie ser visualizada en la resolución del nanoscale con los modos rutinarios de la proyección de imagen del AFM que permite al utilizador seleccionar las ubicaciones espaciales en las cuales quisieran investigar las propiedades térmicas de la superficie. El utilizador entonces obtiene esta información aplicando calor localmente vía la punta de la antena y midiendo la reacción termomecánica.

Ajuste Experimental

Los resultados fueron obtenidos usando un Explorador AFM equipado de un accesorio nano-térmico (AI) del análisis de los Instrumentos de Anasys (antena térmica nano-TA) y el AI micro-labró a máquina la antena térmica. El sistema térmico de la antena nano-TA es compatible con varios Microscopios de Exploración disponibles en el comercio de la Antena. La muestra era una película de BOPP manufacturada por Solvay. La versión “fresca” de la muestra corresponde a la película de BOPP según lo producido mientras que la versión “envejecida” corresponde a la misma película destemplada en 60°C.

Los datos térmicos de la antena nano-TA presentados están de la desviación voladiza de la antena (mientras que en contacto con la superficie de la muestra) trazada contra temperatura de punta de la antena. Esta medición es análoga a la técnica establecida del análisis termomecánico (TMA) y se conoce como antena térmica nano-TA. Las Acciones tales como fundir o transiciones de cristal que dan lugar al ablandamiento del material debajo de la punta, producen una desviación hacia abajo del voladizo. La información Adicional sobre la técnica se puede obtener en www.anasysinstruments.com.

Resultados y Discusión

Las películas eran analizadas en dos configuraciones: La configuración vertical o de arriba hacia abajo y la configuración seccionada transversalmente.

De la Parte Superior Configuración Hacia Abajo

La capa más suprema (la que la antena térmica está puesta conectado) de la película de BOPP es la capa de la piel y tiene un espesor alrededor de 1£gm o menos. Debajo de ella es la capa de la base con un espesor del µm 15-25 y esto es seguida otra vez por la capa de la piel.

El Cuadro 1 muestra los resultados de un experimento micro-TA (con una antena del cable de Wollaston) realizado en la muestra. La figura contiene los resultados para el “fresco” y “destemplados” o la película “envejecida” y muestra la medición de la transición de fase en la capa de la piel.

El Cuadro 2 muestra los resultados de un experimento térmico de la antena nano-TA (con la antena del nanoscale) realizado en la muestra. La figura muestra las diferencias entre “la muestra fresca” y “envejecida” en términos de medición de la transición de fase de la capa de la piel.

Cuadro 1. micro-TA en la muestra

Cuadro 2. antena térmica nano-TA en la muestra

Hay 2 aspectos que sin obstrucción destacado cuando comparamos los Cuadros 1 y 2:

La penetración principal de la capa de la piel es más inferior con la antena térmica nano-TA, alrededor de 80oC comparado con 120°C con micro-TA. Micro-TA muestra una penetración gradual que comienza en aproximadamente la misma temperatura que la penetración principal de la antena térmica nano-TA. Esta diferencia es lo más probablemente posible debido a la diferencia en radio del extremo y la relación de aspecto de las dos antenas. La antena micro-TA es una relación de aspecto importante más grande y más inferior y así que requiere más material fundir y mover apartado de la antena. Debido a esto, la antena térmica nano-TA tiene una sensibilidad mucho más alta a reducciones más pequeñas en cristalinidad (menos material necesita fundir para que la antena penetre). Se sabe que la capa de la piel tiene un endotherm que funde amplio con el primer inicio de un pequeño pico que funde aproximadamente 50°C y de un pico que funde más grande aproximadamente 110°C. La medición micro-TA está mostrando el inicio de este pico que funde más grande mientras que la antena térmica nano-TA es sensible al pico inicial más pequeño.

TM medido de la capa “fresca” es más inferior que el de la capa “envejecida” en el caso de la antena térmica nano-TA mientras que esta distinción no está tan sin obstrucción en la medición micro-TA. Destemplando, las laminillas del cristal llegan a ser más gruesas y ésta aumenta su punto de fusión. Otra Vez la sensibilidad más alta de la antena térmica nano-TA coge esta distinción más sin obstrucción que micro-TA.

Análisis Seccionado transversalmente

Para esta porción del trabajo, las películas de BOPP fueron embutidas en la resina de epoxy y un corte transversal fue hecho. Cuadro 3 demostraciones abajo el corte transversal de la película de BOPP en la matriz de epoxy.

Cuadro 3. Cortes transversales de una Película embutida de BOPP (Topografía Izquierda y Señal Correcta del Sensor)

En El Pasado, el Cañón De Arma De Fuego y los compañeros de trabajo (2) ha tentativa medir las temperaturas de transición de la capa de la piel en el corte transversal pero la falta de resolución espacial de la técnica micro-TA evitó que esto suceso. La mejoría 100x en la resolución espacial de la antena térmica nano-TA ahora permite esto tal y como se muestra en del Cuadro 4 y del Cuadro 5 abajo.

El Cuadro 4. Empinadura hacia adentro del epóxido, piel y las capas de la base que muestran a la nano-TA sangrados de márgenes térmicos de la antena en la capa de la piel y un sangrado de márgenes térmico de la antena nano-TA en la base acodan.

Cuadro 5 Análisis Térmico Local de las demostraciones abajo realizado usando la antena térmica nano-TA en el epóxido, la base y las capas de la piel. La temperatura que funde de la capa de la piel correlaciona bien con las mediciones de arriba hacia abajo.

Cuadro 5. temperaturas de Transición en las 3 capas medidas usando la antena térmica nano-TA.

Conclusiones

La capacidad del análisis térmico de sub-100nm del sistema térmico de la antena nano-TA ha activado las mediciones de la temperatura de transición de la capa de la piel en el corte transversal de películas de BOPP por primera vez. Se demuestra sin obstrucción que el sistema térmico de la antena nano-TA es más sensible que el sistema micro-TA en temperaturas de medición del inicio y diferencias más distintas mostradas en las temperaturas de transición para las películas frescas y destempladas de BOPP.

Acuses De Recibo

Reconocen el Dr. Antoine Ghanem de Solvay amablemente para proporcionar a las muestras de BOPP.

Fuente: Instrumentos de Anasys

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Instrumentos de Anasys

Date Added: Feb 13, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 18:27

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