:: AZoNanotechnology artigo
Temas Abordados
Fundo
Nano Análise Térmica
Instalação Experimental
Resultados e Discussão
Imagens tocando Modo
nano-TA Testes sonda térmica
Taxas de cura
Foto-Degradadas Acrílico Poliuretano (AU) Revestimentos
Conclusões
Agradecimentos
Fundo
Materiais orgânicos poliméricos são amplamente utilizados como revestimentos em uma variedade de mercados e aplicações, principalmente para melhorar as propriedades de superfície, aparência e desempenho. Estas aplicações estão se tornando mais sofisticados, e devido à natureza multivariada de revestimentos, diminuiu suas dimensões, muitas vezes produzir camadas de polímeros com propriedades diferentes. Além disso, a natureza viscoelástica da maioria dos polímeros leva a uma época marcada e dependência da temperatura sobre o desempenho.
Revestimentos quimicamente reticulado ter evoluído como os materiais de escolha e são comumente empregados como vernizes automotiva para proteger contra as influências ambientais e fornecer zero, mar e resistência chip, bem como a resistência à corrosão e solvente, mantendo um alto brilho e aparência. A adição de aditivos químicos para melhorar a fotoestabilidade, juntamente com as reações de reticulação variável, muitas vezes produzir heterogeneidades variando em tamanho de nanômetros a micrômetros que são mais suscetíveis à degradação. O Microscópio de Força Atômica (AFM) tem provado ser de valor inestimável para os sistemas não só de imagem poliméricos, mas para sondar ponta / amostra interações, (como na imagem de fase) para o mapeamento mecânicos (dureza, elasticidade, etc) e propriedades químicas.
Nano Análise Térmica
A sonda de nano-TA térmica de Anasys Instruments acrescenta um novo recurso e valioso de espacialmente resolvidos de análise térmica para o AFM. É particularmente útil para filmes finos, uma vez que permite a medição das temperaturas de transição (de fusão ou de vidro) em pontos selecionados da amostra auxiliando na identificação e caracterização das fases.
Nano-TA sonda térmica é uma técnica de análise térmica locais que combina as capacidades de alta resolução espacial de imagens de microscopia de força atômica com a capacidade de obter a compreensão do comportamento térmico de materiais com uma resolução espacial de sub-100nm. (Um avanço na resolução espacial ~ 50x melhor que o estado anterior da arte, com implicações profundas para os campos de Polímeros e Farmacêutica). A ponta do AFM convencional é substituído por um especial sonda nano-TA térmica sonda que tem um aquecedor em miniatura incorporado e é controlado pelo especialmente concebidos sonda nano-TA térmica hardware e software. O AFM permite uma superfície para ser visualizado com resolução em nanoescala com seus modos de imagem de rotina, o que permite ao usuário selecionar as localizações espacial no qual se investigam as propriedades térmicas da superfície. O usuário então obtém essas informações através da aplicação de calor local via a ponta da sonda e medir a resposta termomecânica.
Foto-Degradadas Acrílico Poliuretano (AU) Revestimentos
Estes revestimentos foram expostos, 20 semanas e 41 semanas para UV-A e UV-B. Eles consistem de estireno-acrílico polímero reticulado com 1, 6 diisocianato de hexametileno e contêm dois tipos de partículas de TiO2, Degussa P25 (tamanho médio de partícula 20 nm;? Não revestidos e altamente fotoativo) e R9 (tamanho médio de partícula ~ 250 nm; revestido com Al2O3 (6%). Figura 5 resume e compara as temperaturas de amolecimento medido pela LTA (Figura 5A), em comparação com Tg de MDSC, (Figura 5B).
.jpg)
Figura 5. Comparação das temperaturas de amolecimento medidos para UV-exposed (0, 20 e 41 semanas) clara e cheia TiO2 (P25 e R9) revestimentos de poliuretano acrílico usando nano análise térmica (A) e MDSC (B). Morfologia da superfície foi também analisada por microscopia eletrônica de varredura.
Estes dados mostram claramente a sensibilidade de superfície de nano-TA sonda térmica , em comparação com a medição usando a granel Tg MDSC. Um considerável corpo de conhecimento acumulado sobre a sensibilidade de superfície dos processos de fotodegradação [12]. Portanto, não é surpreendente que nano-TA sonda térmica fornece uma medida sensível dos efeitos da exposição aos raios UV photooxidative para revestimentos claros e TiO2-cheia e exibe um aumento na temperatura de amolecimento (ie densidade de ligações cruzadas), com tempos de exposição aumentou UV. Em comparação, a caracterização MDSC do filme massa fina não é capaz de diferenciar os efeitos da superfície da massa e não pode detectar a substância química de superfície e degradação estrutural sofrida por revestimentos como mostrado pela microscopia eletrônica de varredura de 41 revestimentos semana exposta (figura 5C)..
Conclusões
Nano-análise térmica em combinação com AFM prova ser uma ferramenta muito valiosa para o estudo de revestimentos poliméricos e superfícies em geral, uma vez que permite não só de imagem mas também a identificação directa e caracterização dos diferentes domínios na superfície da amostra em uma escala de 100 nm . Os dados demonstram claramente que nano-TA sonda térmica é mais sensível aos efeitos de superfície do que MDSC que é uma medida da amostra média ou propriedade em massa e, portanto, pode não detectar a química de superfície e degradação estrutural sofrida por revestimentos
Agradecimentos
O autor expressa sua gratidão aos doutores. Aaron Forster e Stephanie Watson (NIST) pelas valiosas discussões e fornecimento de resistida, poliuretano acrílico revestimentos. Ele também graças Dr. Deepanjan Bhattacharya e Mr. Chip Williams para o fornecimento de vernizes de acrílico.
Fonte: Anasys Instruments
Para mais informações sobre essa fonte por favor visite Anasys Instruments