Nano Analisis Termal Tingkat Multilayer Biaxially Berorientasi Polypropylene (BOPP) Film Menggunakan na

:: AZoNanotechnology Pasal

Topik Covered

Latar belakang
Tujuan
nano-TA Teknik Probe Analisis Termal Thermal Lokal
Eksperimental Pengaturan
Hasil dan Diskusi
Atas Bawah Konfigurasi
Analisis lintas Sectional
Kesimpulan
Ucapan Terima Kasih

Latar belakang

Biaxially Berorientasi polypropylene (BOPP) film, baik panas sealable dan non-panas sealable secara ekstensif digunakan dalam industri kemasan. Film-film ini adalah uni atau multi-lapis struktur yang memiliki ketebalan total khas yang hanya 15-25 pM. Film-film multilayer sederhana sesuai dengan tiga lapis struktur: satu lapisan inti tebal homopolimer polipropilena terjepit di antara dua tipis (biasanya dekat dengan 1 pM) lapisan kulit. Setiap lapisan memiliki kontribusi sendiri untuk sifat-sifat film. Dalam tiga lapis struktur standar, lapisan inti terutama menyediakan kekakuan dari film, sedangkan lapisan kulit memberikan sifat penyegelan dan / atau permukaan.

Tujuan

Tujuan dari pekerjaan ini adalah dua:

• Untuk menyelidiki sifat termal dari tiga lapisan film BOPP dan khususnya untuk menggunakan nano-TA menyelidiki termal untuk menyelidiki suhu transisi dari lapisan kulit 1 pM dalam lintas-bagian untuk pertama kalinya.
• Untuk meneliti efek dari penuaan pada sifat termal dari film BOPP. Sebuah gol tambahan adalah untuk membandingkan perbedaan dalam pengukuran dengan probe kawat Wollaston (probe radius sekitar 2,5 mikron sebesar 25 mikron) versus nano probe (probe radius sekitar 20 nm) dalam nano-TA penyelidikan termal.

nano-TA Teknik Probe Analisis Termal Thermal Lokal

Nano-TA pemeriksaan termal adalah teknik analisis termal lokal yang menggabungkan kemampuan pencitraan resolusi spasial tinggi mikroskop kekuatan atom dengan kemampuan untuk memperoleh pemahaman tentang perilaku termal dari bahan dengan resolusi spasial sub-100nm. (Sebuah terobosan dalam resolusi spasial ~ 50x lebih baik daripada keadaan seni, dengan implikasi yang mendalam untuk bidang Polimer dan Farmasi). Ujung AFM konvensional digantikan oleh khusus nano-TA menyelidiki termal probe yang memiliki pemanas miniatur tertanam dan dikendalikan oleh dirancang khusus nano-TA menyelidiki termal hardware dan software. Ini Probe nano-TA termal penyelidikan memungkinkan permukaan yang akan divisualisasikan pada resolusi nano dengan mode rutinitas AFM pencitraan yang memungkinkan pengguna untuk memilih lokasi spasial di mana mereka ingin menyelidiki sifat termal dari permukaan. Pengguna kemudian mendapatkan informasi ini dengan menerapkan panas lokal melalui ujung probe dan mengukur respon termomekanis.

Eksperimental Pengaturan

Hasilnya diperoleh dengan menggunakan AFM Explorer dilengkapi dengan Instrumen Anasys ( AI ) nano-termal analisis ( nano-TA penyelidikan termal ) aksesori dan AI mikro-mesin termal penyelidikan. The Probe nano-TA termal sistem kompatibel dengan sejumlah Mikroskop Scanning Probe tersedia secara komersial. Sampel adalah BOPP film yang diproduksi oleh Solvay. The "segar" versi sampel sesuai dengan BOPP film yang diproduksi sementara "usia" versi sesuai dengan film yang sama anil pada 60 ° C

Para nano-TA menyelidiki termal data yang disajikan adalah dari lendutan kantilever probe (sementara di kontak dengan permukaan sampel) diplot terhadap temperatur probe tip. Pengukuran ini analog dengan teknik mapan termo-mekanik analisis (TMA) dan dikenal sebagai nano-TA penyelidikan termal . Acara seperti peleburan atau transisi kaca yang mengakibatkan pelunakan bahan bawah ujung, menghasilkan defleksi ke bawah kantilever. Informasi lebih lanjut tentang teknik ini dapat diperoleh di www.anasysinstruments.com .

Hasil dan Diskusi

Film-film dianalisis dalam dua konfigurasi: Konfigurasi vertikal atau top-down dan konfigurasi penampang.

Atas Bawah Konfigurasi

Lapisan paling atas (salah satu yang probe termal ditempatkan pada) dari BOPP film adalah lapisan kulit dan memiliki ketebalan sekitar 1 £ gm atau kurang. Di bawah itu adalah lapisan inti dengan ketebalan 15-25 pM dan ini kembali diikuti oleh lapisan kulit.

Gambar 1 menunjukkan hasil dari sebuah percobaan mikro-TA (dengan probe kawat Wollaston) dilakukan pada sampel. Angka tersebut berisi hasil untuk kedua "segar" dan "anil" atau "tua" film dan menunjukkan pengukuran fase transisi pada lapisan kulit.

Gambar 2 menunjukkan hasil dari sebuah penyelidikan nano-TA termal percobaan (dengan probe nano) dilakukan pada sampel. Angka ini menunjukkan perbedaan antara "segar" dan "tua" sampel dalam hal pengukuran fase transisi dari lapisan kulit.

Gambar 1. Mikro-TA pada sampel

Gambar 2. Probe nano-TA termal pada sampel

Ada 2 aspek yang menonjol dengan jelas ketika kita membandingkan Gambar 1 dan 2:

Penetrasi utama dari lapisan kulit lebih rendah dengan nano-TA penyelidikan termal , sekitar 80oC vs 120 ° C dengan mikro-TA. Mikro-TA tidak menunjukkan penetrasi bertahap mulai kira-kira pada suhu yang sama seperti penetrasi utama dari penyelidikan nano-TA termal . Perbedaan ini kemungkinan besar karena perbedaan dalam radius akhir dan rasio aspek dari dua probe. Probe mikro-TA secara signifikan lebih besar dan rasio aspek yang lebih rendah dan membutuhkan bahan lebih banyak untuk mencair dan bergerak keluar dari jalan probe. Karena ini, penyelidikan nano-TA termal memiliki sensitivitas yang lebih tinggi untuk pengurangan kecil dalam kristalinitas (bahan kurang perlu untuk mencairkan untuk probe untuk menembus). Hal ini diketahui bahwa lapisan kulit telah mencair endotherm luas dengan timbulnya pertama dari puncak lebur kecil di sekitar 50 ° C dan mencair lebih besar puncak di sekitar 110 ° C. Pengukuran mikro-TA menunjukkan onset puncak ini mencair lebih besar sementara penyelidikan nano-TA termal sensitif ke puncak awal yang lebih kecil.

Tm diukur dari lapisan "segar" adalah lebih rendah dari lapisan "tua" dalam kasus nano-TA menyelidiki termal sementara perbedaan ini tidak begitu jelas dalam pengukuran mikro-TA. Oleh anil, lamellae kristal menjadi lebih tebal dan ini meningkatkan titik leleh mereka. Sekali lagi sensitivitas yang lebih tinggi dari nano-TA menyelidiki termal menangkap perbedaan ini lebih jelas daripada mikro-TA.

Analisis lintas Sectional

Untuk bagian ini pekerjaan, BOPP film yang tertanam dalam resin epoxy dan bagian-lintas dibuat. Gambar 3 di bawah menunjukkan penampang dari film BOPP dalam matriks epoksi.

Gambar bagian 3. Salib tertanam BOPP Film (Topografi Kiri dan Kanan Sinyal Sensor)

Dalam Barrel, masa lalu dan rekan kerja (2) telah berusaha untuk mengukur suhu transisi dari lapisan kulit di bagian lintas tetapi kurangnya resolusi spasial dari teknik mikro-TA mencegah hal ini terjadi. Peningkatan 100x dalam resolusi spasial dari penyelidikan nano-TA termal sekarang memungkinkan ini seperti ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5 di bawah.

Gambar 4. Zoom dalam dari lapisan epoksi, kulit dan inti menunjukkan nano-TA indentasi penyelidikan termal pada lapisan kulit dan probe nano-TA termal indent di lapisan inti.

Gambar 5 di bawah ini menunjukkan Analisis Termal Lokal dilakukan dengan menggunakan nano-TA penyelidikan termal pada epoxy, inti dan lapisan kulit. Suhu leleh dari lapisan kulit yang berkorelasi baik dengan top-down pengukuran.

Gambar 5. Transisi suhu pada 3 lapisan diukur dengan menggunakan nano-TA penyelidikan termal.

Kesimpulan

Sub-100nm kemampuan analisis termal dari penyelidikan nano-TA termal sistem telah memungkinkan pengukuran suhu transisi dari lapisan kulit dalam penampang BOPP film untuk pertama kalinya. Hal ini jelas menunjukkan bahwa penyelidikan nano-TA termal sistem lebih sensitif daripada sistem mikro-TA dalam mengukur suhu onset dan menunjukkan lebih banyak perbedaan suhu yang berbeda dalam transisi untuk segar dan BOPP film anil.

Ucapan Terima Kasih

Dr Antoine Ghanem dari Solvay adalah baik diakui untuk menyediakan sampel BOPP.

Sumber: Anasys Instrumen

Untuk informasi lebih lanjut tentang sumber ini silakan kunjungi Anasys Instrumen