ננו ניתוח רמה תרמי של Multilayer Biaxially מוכוונת פוליפרופילן (BOPP) סרטים באמצעות na

:: AZoNanotechnology סעיף

נושאים שידונו

רקע
יעדים
ננו ת"א Probe תרמי מקומי תרמי ניתוח טכניקה
ניסיוני ההתקנה
תוצאות ודיון
תצורת למטה למעלה
הצלב ניתוח Sectional
מסקנות
תודות

רקע

מוכוונת Biaxially פוליפרופילן (BOPP) סרטים, שניהם סגר חום ולא חום סגר נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית האריזה. סרטים אלה הם חד או רב שכבתית מבנים בעל עובי מסך אופייני רק 15-25 מיקרומטר. הסרטים multilayer הפשוטה מתאימות שלוש שכבות מבנים: האחד שכבה עבה של הליבה homopolymer פוליפרופילן דחוקה בין שתי (בדרך כלל קרוב ל 1 מיקרומטר) שכבות דקיקות העור. כל שכבה יש תרומה משלה את המאפיינים של הסרט. בשלוש שכבת מבנים סטנדרטיים, שכבת הליבה בעיקר מספק את הנוקשות של הסרט, בעוד שכבות העור לספק תכונות איטום ו / או משטח.

יעדים

מטרת עבודה זו היתה כפולה:

• כדי לחקור את התכונות התרמיות של שלוש שכבות סרטים BOPP ובעיקר להשתמש ננו ת"א בדיקה תרמית לחקור את טמפרטורת המעבר של שכבת העור 1 מיקרומטר בחתך בפעם הראשונה.
• כדי לחקור את השפעת ההזדקנות על התכונות התרמיות של סרטים BOPP. מטרה נוספת הייתה להשוות את ההבדלים בין בדיקה למדידה עם חוט וולאסטון (רדיוס בדיקה של סביב 2.5 מיקרון על ידי 25 מיקרון) לעומת בדיקה ננומטרי (רדיוס בדיקה של כ 20 ננומטר) בדיקה ננו ת"א תרמית.

ננו ת"א Probe תרמי מקומי תרמי ניתוח טכניקה

Nano-TA בדיקה תרמית היא טכניקה מקומית ניתוח תרמית המשלבת את הדמיה ברזולוציה מרחבית גבוהה יכולות של מיקרוסקופ כוח אטומי עם היכולת להשיג הבנה של התנהגות תרמית של חומרים עם רזולוציה מרחבית של תת 100nm. (פריצת דרך ברזולוציה מרחבית ~ 50x טוב יותר מאשר מצב של האמנות, עם השלכות משמעותיות בתחומים של פולימרים ותרופות). טיפ קונבנציונאלי AFM מוחלפת מיוחד ננו ת"א בדיקה תרמית בדיקה שיש לו דוד זעירים מוטבעים נשלטת על ידי שתוכנן במיוחד ננו ת"א בדיקה תרמית חומרה, תוכנה. זו ננו ת"א בדיקה תרמית בדיקה מאפשר משטח להיות דמיינו ברזולוציה של ננו עם מצבי שגרה של AFM הדמיה אשר מאפשרת למשתמש לבחור את המיקומים המרחבי בו הם רוצים לחקור את התכונות התרמיות של פני השטח. אז המשתמש מקבל את המידע הזה על ידי יישום חום מקומי באמצעות בדיקה קצה ומדידת התגובה thermomechanical.

ניסיוני ההתקנה

התוצאות התקבלו באמצעות AFM Explorer מצויד מכשירים Anasys ( AI ) ננו תרמית ניתוח ( ננו ת"א בדיקה תרמית ) אביזר AI מיקרו מכונות בדיקה תרמית. ננו ת"א בדיקה תרמית מערכת תואם עם מספר רב של חתכים מיקרוסקופים זמינים מסחרית סריקה. המדגם היה סרט BOPP שיוצרו על ידי סולביי. הגרסה "טרי" של המדגם המתאים הסרט BOPP כמו הפיק ואילו הגרסה "בני" מתאים אותו סרט annealed ב 60 ° C.

ננו ת"א בדיקה תרמית הנתונים המובאים הם של סטיה בדיקה שלוחה (תוך במגע עם פני השטח מדגם) זממו נגד הטמפרטורה קצה החללית. מדידה זה מקביל הטכניקה מבוססת היטב על ניתוח תרמו מכניים (TMA), והוא ידוע בתור בדיקה ננו ת"א תרמית . אירועים כגון נמס או מעברים זכוכית לגרום לריכוך החומר מתחת לקצה, לייצר הטיה כלפי מטה של ​​שלוחה. מידע נוסף על השיטה ניתן לקבל www.anasysinstruments.com .

תוצאות ודיון

הסרטים נותחו בשתי תצורות: התצורה אנכי או מלמעלה למטה ואת התצורה חתך.

תצורת למטה למעלה

השכבה העליונה (זו בדיקה תרמית מושם על) של הסרט BOPP היא שכבת העור ויש לו עובי של כ 1 פאונד גרם או פחות. להלן היא שכבת הליבה עם עובי של 15-25 מיקרומטר וזה בעקבות שוב ע"י שכבת העור.

איור 1 מציג את תוצאות הניסוי מיקרו ת"א (עם בדיקה חוט וולאסטון) שבוצעה על המדגם. הדמות להכיל את התוצאות גם את "טרי" ואת "annealed" או הסרט "בנות" להראות את המעבר לשלב המדידה על שכבת העור.

תרשים 2 מציג את התוצאות של ננו ת"א בדיקה תרמית הניסוי (עם בדיקה הננומטרי) שבוצעה על המדגם. האיור מציג את ההבדלים בין "טרי" מדגם "בגילאי" במונחים של מדידת שלב המעבר של שכבת העור.

באיור 1. מיקרו ת"א על המדגם

2. איור ננו ת"א בדיקה תרמית על המדגם

ישנם 2 היבטים בבירור הבולט כאשר אנו משווים את נתוני 1 ו -2:

החדירה העיקרי של שכבת העור נמוך עם בדיקה ננו ת"א תרמית , סביב 80oC לעומת 120 ° C עם מיקרו ת"א. מיקרו ת"א מראה חדירה הדרגתית החל בטמפרטורה של כ זהה החדירה העיקריים של בדיקה ננו ת"א תרמית . הבדל זה הוא ככל הנראה בשל ההבדל רדיוס קצה יחס של שתי בדיקות. בדיקה מיקרו ת"א הוא גדול יותר באופן משמעותי ועל יחס נמוך יותר ולכן דורש יותר חומר כדי להמיס להזיז מהדרך של החללית. בשל זאת, בדיקה ננו ת"א תרמי בעל רגישות גבוהה הרבה יותר להפחתה קטנה יותר crystallinity (פחות חומר צריך להמיס עבור החללית לחדור). זה ידוע כי שכבת העור יש ההיתוך endotherm רחב עם תחילת הראשון של לשיא היתוך קטן בסביבות 50 ° C ו לשיא ההיתוך גדול בסביבות 110 ° C. מדידת מיקרו ת"א מראה את הופעת השיא הזה נמס גדול בעוד בדיקה ננו ת"א תרמי רגיש שיא הראשוני קטן.

אני מדודה של השכבה "טריים" היא נמוכה מזו של השכבה "בני" במקרה של בדיקה ננו ת"א תרמית תוך הבחנה זו אינו ברור כל כך מדידה מיקרו ת"א. על ידי חישול, lamellae גביש להיות עבה זה מגביר נקודת ההתכה שלהם. שוב את הרגישות הגבוהה של בדיקה ננו ת"א תרמית תופס את ההבחנה הזאת באופן ברור יותר מאשר מיקרו ת"א.

הצלב ניתוח Sectional

עבור חלק זה של העבודה, הסרטים BOPP היו משובצים שרף אפוקסי חתך נעשה. איור 3 להלן מציג את חתך של הסרט BOPP במטריצת אפוקסי.

3. איור חתך של BOPP מוטבע סרט (טופוגרפיה שמאל אותות חיישן העכבר)

בחבית, בעבר לעבודה (2) ניסו למדוד טמפרטורות המעבר של שכבת העור חתך אבל חוסר ברזולוציה מרחבית של טכניקה מיקרו ת"א מנעו את זה מלקרות. השיפור 100x ברזולוציה מרחבית של בדיקה ננו ת"א תרמי מאפשר כעת זה כפי שמוצג באיור 4 ואיור 5 להלן.

איור 4. הגדלה של שכבות, אפוקסי העור הליבה מראה את ננו ת"א כניסות בדיקה תרמית בשכבת העור בדיקה ננו ת"א תרמית הכניסה בשכבת הליבה.

איור 5 להלן מציג ניתוח תרמי מקומי שבוצעו באמצעות ננו ת"א בדיקה תרמית על אפוקסי, הליבה שכבות העור. טמפרטורת ההתכה של שכבת העור וקושרת היטב עם מלמעלה למטה מדידות.

איור 5. טמפרטורות המעבר על 3 שכבות שנמדדו באמצעות ננו ת"א בדיקה תרמית.

מסקנות

היכולת משנה 100nm ניתוח תרמי של ננו ת"א בדיקה תרמית המערכת אפשרה טמפרטורת המעבר מדידות של שכבת העור בסעיף צלב של BOPP סרטים בפעם הראשונה. זה עולה בבירור כי ננו ת"א בדיקה תרמית מערכת רגישה יותר מאשר מערכת מיקרו ת"א למדידת טמפרטורות תחילת והראה הבדלים ברורים יותר בטמפרטורות המעבר של טרי הסרטים annealed BOPP.

תודות

ד"ר אנטואן ע 'אנם של סולביי הוא הודה חביב למתן דגימות BOPP.

מקור: Anasys מכשירים

לקבלת מידע נוסף על מקור זה בקר Anasys מכשירים