Medición del Módulo Complejo del Cloruro de Polivinilo Altamente Plastificado vía el Sangrado De Márgenes Equipado

Por el Heno de Jennifer
Patrocinado por las Tecnologías de Keysight

Temas Revestidos

Introducción
Diagrama Esquemático del Penetrador
Método Experimental
Resultados y Discusión
Conclusiones
Referencias
Sobre las Tecnologías de Keysight

Introducción

Los Polímeros se emplean a menudo en diseños de ingeniería debido a su capacidad de amortiguar descarga eléctrica y la vibración. La capacidad de un material elástico de salvar energía es caracterizada por el módulo del almacenamiento (E'); la capacidad de amortiguar es caracterizada por el módulo de la baja (E "). El módulo complejo (E*) es de uso frecuente caracterizar los polímeros porque incorpora ambas capacidades: E* = E' + IE”.

Para las muestras a granel del material, el módulo complejo se puede medir usando análisis mecánico dinámico (DMA). La muestra se oscila en la tensión, la compresión, o la curva, y el módulo complejo es resuelto de la reacción de la muestra a la oscilación. Varios vendedores comerciales ofrecen el equipo para hacer tales mediciones en grande usando el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA. Los sistemas del nanoindentation de las Tecnologías de Keysight equipados de la opción Contínua de la Medición de la Rigidez ofrecen la capacidad de oscilar el penetrador. De esta manera, el módulo complejo puede ser resuelto de un análisis apropiado del contacto [1-3].

El sangrado de márgenes Equipado, también conocido como nanoindentation, ofrece dos ventajas importantes sobre el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA al medir el módulo complejo. Primero, la medición se puede hacer en una escala espacial resuelta, así permitiendo que uno proyecte el módulo complejo en función de la posición. En Segundo Lugar, porque la masa móvil en un sistema del nanoindentation es más pequeña, la frecuencia resonante del equipo es más alta, así permitiendo un rango de frecuencia más grande para probar.

En el trabajo discutido adjunto, el sangrado de márgenes equipado dinámico se emplea para medir el módulo complejo del cloruro de polivinilo altamente plastificado (PVC). Los Resultados de este trabajo se comparan con los resultados previamente publicados para el mismo material [4-6].

Para una revista de literatura completa y un tratamiento completo de la teoría detrás de medir el módulo complejo por el sangrado de márgenes dinámico, consulte por favor la referencia [4]. Hemos aplicado esta teoría al equipo y al contacto para derivar las expresiones para el módulo complejo en términos de cantidades que se miden durante un experimento dinámico del sangrado de márgenes [7].

Diagrama Esquemático del Penetrador

Los sistemas del nanoindentation de Keysight G200 se pueden representar correctamente por el diagrama esquemático mostrado en el Cuadro 1. Semi-Estático y las fuerzas dinámicas se imponen electromágnetico. La olumna del penetrador se utiliza por dos muelles de la “hoja” que sean lateralmente derechos, pero obediente en dirección del sangrado de márgenes. La Dislocación se mide usando una ordenación capacitiva de la tres-placa. Las tres placas son discos circulares. Las dos placas exteriores se reparan a la carga y tienen agujeros en el centro apenas grandes bastante acomodar el árbol del penetrador. La placa de centro se repara al árbol del penetrador y está libre de moverse verticalmente entre las dos placas exteriores. La posición de la olumna del penetrador dentro de la separación es determinada observando el voltaje entre la placa de centro y cualquiera de las dos placas exteriores.

Cuadro 1. Diagrama Esquemático de la “carga” de un sistema Nano del Penetrador de Keysight.

Método Experimental

El PVC altamente plastificado probado en este trabajo es un producto de 3M (OÍDO C-1002-25). El material se utiliza para proporcionar a amortiguar bajo y alrededor del equipo giratorio pesado. El material llegó en una pequeña hoja cuadrada, aproximadamente 6 pulgadas en una cara y ¼ - avance lentamente densamente. Una cara de la hoja fue pulida mecánicamente para quitar una capa superficial. Después un cuadrado de 1 pulgada fue cortado de la hoja y montado en un tejo de aluminio tal y como se muestra en del Cuadro 2.

El Cuadro 2. PVC Altamente plastificado (OÍDO C-1002-25 de 3M) montó para probar.

un Penetrador Nano G200 de Keysight con el actuador Contínuo de la opción y del XP-estilo de la Medición de la Rigidez fue utilizado para toda la prueba. La punta del penetrador era un punzón cilíndrico plano-terminado hecho de diamante. El punzón, mostrado en el Cuadro 3, tenía un diámetro de 107,1 micrones. La ventaja de un punzón plano-terminado para esta prueba es que el área de contacto es constante, y no una función de la profundidad del contacto.

El Cuadro 3. Plano-Terminó la punta cilíndrica del punzón (casquillo del XP-estilo, diámetro del 107.1µm).

El método “Módulo Complejo de la prueba de Keysight NanoSuite de la Rigidez de XP de las G-Series del Punzón Plano Contínuo de la Medición” fue utilizado para este trabajo. Este método de la prueba trae el penetrador en contacto completo con el material de la prueba, oscila el penetrador sobre un rango de frecuencias, y después aplica el análisis. Cada prueba rinde el módulo complejo en función de la frecuencia para un sitio de prueba específico. Catorce pruebas en catorce diversos sitios fueron realizadas. Las entradas de información Definidas Por El Usario fueron seleccionadas para corresponder con las condiciones de prueba señaladas por Herberto y otros para el mismo material [4-5]. Las Pruebas conducto en la temperatura ambiente.

Resultados y Discusión

Los Resultados para el módulo del almacenamiento y el factor de baja se muestran en los Cuadros 4 y 5. barras de Desvío en los símbolos representan una desviación estándar en el promedio.

Cuadro 4. módulo del Almacenamiento en función de la frecuencia según lo determinado por abandono y de la calibración in situ. Los Resultados de este trabajo se comparan con los resultados previamente publicados obtenidos por el sangrado de márgenes y el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA [4].

Cuadro 5. factor de Baja en función de la frecuencia según lo determinado por abandono y de la calibración in situ. Los Resultados de este trabajo se comparan con los resultados previamente publicados obtenidos por el sangrado de márgenes y el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA [4].

Estas figuras comparan los resultados del actual trabajo con ésos obtenidos por Herberto y otros [4-5] para el mismo material. Herberto y otros empleó el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA (Instrumentos de TA) y el sangrado de márgenes (Penetrador Nano de Keysight XP). Para la prueba del sangrado de márgenes, utilizaron un punzón plano-terminado del diámetro similar (~100 micrones). Utilizaron un método de encargo de la prueba del sangrado de márgenes que no era disponible en el comercio.

El acuerdo entre los resultados del presente y los resultados del sangrado de márgenes señalados por Herberto y otros es excelente. Las diferencias Ligeras, especialmente en 50 Hertz, se pueden explicar por la temperatura ligeramente más alta para los actuales resultados porque las propiedades de este material son una función fuerte de la temperatura [5].

Dado las diferencias profundas en método de la prueba y geometría de la muestra, el acuerdo con el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA es también excepcional. El “bamboleo” en los resultados del ACCESO DIRECTO DE MEMORIA en frecuencias más altas es probablemente debido a una influencia inadecuada del instrumento que explica, aunque parte de Herberto y otros que el instrumento fue calibrado según las instrucciones del fabricante.

La frecuencia resonante del instrumento (si ACCESO DIRECTO DE MEMORIA o sangrado de márgenes) depende inverso del Massachusetts móvil Es decir, que una masa móvil más grande significa una frecuencia resonante más inferior. En las frecuencias de prueba mayores que la frecuencia resonante, la reacción del instrumento llega a ser progresivamente más influyente - la rigidez dinámica de los aumentos del instrumento sostenidamente. Exactamente predecir esta reacción llega a ser progresivamente más importante. Por Lo Tanto, un instrumento de la prueba con una masa móvil más pequeña ofrece ventajas experimentales definidas.

Conclusiones

El Penetrador Nano G200 de Keysight fue utilizado con éxito para medir el módulo complejo del cloruro de polivinilo altamente plastificado. Los Resultados estuvieron de acuerdo bien con ésos obtenidos por otros usando análisis mecánico dinámico (DMA) y el sangrado de márgenes dinámico. El sangrado de márgenes Dinámico ofrece ventajas distintas sobre el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA. Primero, el módulo complejo se puede medir localmente para los pequeños volúmenes de material. En Segundo Lugar, la calibración del instrumento es menos crítica porque una masa móvil más pequeña significa que el instrumento tiene una influencia más pequeña en las mediciones.

Referencias

[1] I.N. Sneddon, “La relación entre la carga y la penetración en el problema axisimétrico de Boussinesq para un punzón del perfil arbitrario,” Internacional. J. Inglés. Sci., Vol. 3, Págs. 47-56, 1965.

[2] W.C. Oliverio y G.M. Pharr, “Una técnica mejorada para determinar el módulo del endurecimiento y de elástico usando carga y dislocación que detecta experimentos del sangrado de márgenes,” J. Mater. Res., Vol. 7 (No. 6), Págs. 1564-1583, 1992.

[3] J-L. Loubet, B.N. Lucas, W.C. Oliverio, “Algunas mediciones de propiedades viscoelásticas con la ayuda del nanoindentation,” Publicación Especial del NIST, Vol. 896, Págs. 31-34, 1995.

[4] E.G. Herberto, W.C. Oliverio, G.M. Pharr, “Nanoindentation y la caracterización dinámica de macizo viscoelásticos,” J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 41, Págs. 1-9, 2008.
Texto Completo:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] E.G. Herberto, W.C. Oliverio, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, “Midiendo el comportamiento constitutivo de macizo viscoelásticos en el dominio del tiempo y de frecuencia usando el sangrado de márgenes plano del punzón,” J. Mater. Res., Vol. 24 (No. 3), 2009.

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride

[7] J.L. Heno, P. Agee, E.G. Herberto, “medición Contínua de la rigidez durante la prueba equipada del sangrado de márgenes,” Técnicas Experimentales, Enero de 2010.
Primera paginación: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

Sobre las Tecnologías de Keysight

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Fuente: Tecnologías de Keysight

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Date Added: Jun 8, 2011 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 07:36

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