Medindo o Módulo Complexo do Cloreto de Polyvinyl Altamente Plastificado através do Recorte Provido

Pelo Feno de Jennifer
Patrocinado por Tecnologias de Keysight

Assuntos Cobertos

Introdução
Diagrama Esquemático do Indenter
Método Experimental
Resultados e Discussão
Conclusões
Referências
Sobre Tecnologias de Keysight

Introdução

Os Polímeros são empregados frequentemente nos estudos de projectos devido a sua capacidade para umedecer para fora chocam-se e vibração. A capacidade de um material para armazenar elàstica a energia é caracterizada pelo módulo do armazenamento (E'); a capacidade para umedecer é caracterizada pelo módulo da perda (E "). O módulo complexo (E*) é usado frequentemente caracterizar polímeros porque incorpora both of these capacidades: E* = E' + IE”.

Para amostras maiorias de material, o módulo complexo pode ser medido usando a análise mecânica dinâmica (DMA). A amostra é oscilada na tensão, na compressão, ou na curvatura, e o módulo complexo é determinado da resposta da amostra à oscilação. Diversos vendedores comerciais oferecem o equipamento para fazer tais medidas em grande escala usando o ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA. Os sistemas do nanoindentation das Tecnologias de Keysight equipados com a opção Contínua da Medida da Rigidez oferecem a capacidade para oscilar o indenter. Desta maneira, o módulo complexo pode ser determinado de uma análise apropriada do contacto [1-3].

O recorte Provido, igualmente conhecido como o nanoindentation, oferece duas vantagens importantes sobre o ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA ao medir o módulo complexo. Primeiramente, a medida pode ser feita em uma escala espacial resolvida, assim permitindo que se trace para fora o módulo complexo em função da posição. Em Segundo, porque a massa movente em um sistema do nanoindentation é menor, a freqüência ressonante do equipamento é mais alta, assim permitindo uma escala de freqüência maior para testar.

No trabalho discutido nisto, o recorte provido dinâmico é empregado para medir o módulo complexo do cloreto de polyvinyl altamente plastificado (PVC). Os Resultados deste trabalho são comparados com os resultados previamente publicados para o mesmo material [4-6].

Para uma revisão de literatura completa e um tratamento completo da teoria atrás de medir o módulo complexo pelo recorte dinâmico, consulte por favor a referência [4]. Nós aplicamos esta teoria ao equipamento e ao contacto a fim derivar expressões para o módulo complexo em termos das quantidades que são medidas durante uma experiência dinâmica do recorte [7].

Diagrama Esquemático do Indenter

Os sistemas do nanoindentation de Keysight G200 podem correctamente ser representados pelo diagrama esquemático mostrado em Figura 1. Semi-Estática e as forças dinâmicas são impor eletromagnètica. A coluna do indenter ?a em duas molas da “folha” que sido lateralmente duras, mas complacente na direcção do recorte. O Deslocamento é medido usando um regime capacitivo da três-placa. Todas As três placas são discos circulares. As duas placas exteriores são fixadas à cabeça e têm os furos no centro apenas grandes bastante para acomodar o eixo do indenter. A placa center é fixada ao eixo do indenter e está livre mover-se verticalmente entre as duas placas exteriores. A posição da coluna do indenter dentro da diferença é determinada observando a tensão entre a placa center e qualquer uma das duas placas exteriores.

Figura 1. Diagrama Esquemático da “cabeça” de um sistema Nano do Indenter de Keysight.

Método Experimental

O PVC altamente plastificado testado neste trabalho é um produto de 3M (ORELHA C-1002-25). O material é usado para fornecer o umedecimento sob e em torno do equipamento de giro pesado. O material chegou em uma folha quadrada pequena, em aproximadamente 6 polegadas em um lado e em ¼ - avance densamente. Um lado da folha foi lustrado mecanicamente para remover uma camada de superfície. Então um quadrado de 1 polegada foi cortado da folha e montado em um disco de alumínio segundo as indicações de Figura 2.

A Figura 2. PVC Altamente plastificado (ORELHA C-1002-25 de 3M) montou testando.

um Indenter Nano G200 de Keysight com o actuador Contínuo da opção e do XP-estilo da Medida da Rigidez foi usado para todo o teste. A ponta do indenter era um perfurador cilíndrico liso-terminado feito do diamante. O perfurador, mostrado em Figura 3, teve um diâmetro de 107,1 mícrons. A vantagem de um perfurador liso-terminado para este teste é que a área de contacto é constante, e não uma função da profundidade do contacto.

Figura 3. Liso-Terminou a ponta cilíndrica do perfurador (suporte do XP-estilo, diâmetro de 107.1µm).

O método das “do Perfurador Liso Contínuo da Medida da Rigidez de XP G-Séries Módulo Complexo do teste de Keysight NanoSuite” foi usado para este trabalho. Este método do teste traz o indenter no contacto completo com o material do teste, oscila o indenter sobre uma escala das freqüências, e aplica então a análise. Cada teste rende o módulo complexo em função da freqüência para um local de teste específico. Quatorze testes em quatorze locais diferentes foram executados. As entradas Definidas Pelo Utilizador foram seleccionadas para combinar as condições de teste relatadas por Herbert e outros para o mesmo material [4-5]. Os Testes foram conduzidos na temperatura ambiente.

Resultados e Discussão

Os Resultados para o módulo do armazenamento e o factor de perda são mostrados em Figuras 4 e 5. barras de Erro nos símbolos representam um desvio padrão na média.

Figura 4. módulo do Armazenamento em função da freqüência como determinado à revelia e da calibração in situ. Os Resultados deste trabalho são comparados com os resultados previamente publicados obtidos pelo recorte e pelo ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA [4].

Figura 5. factor de Perda em função da freqüência como determinado à revelia e da calibração in situ. Os Resultados deste trabalho são comparados com os resultados previamente publicados obtidos pelo recorte e pelo ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA [4].

Estas figuras comparam os resultados do trabalho actual com os aqueles obtidos por Herbert e outros [4-5] para o mesmo material. Herbert empregou e outros o ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA (Instrumentos de TA) e o recorte (Indenter Nano de Keysight XP). Para o teste do recorte, usaram um perfurador liso-terminado do diâmetro similar (~100 mícrons). Usaram um método feito sob encomenda do teste do recorte que não fosse disponível no comércio.

O acordo entre os resultados do presente e os resultados do recorte relatados por Herbert é e outros excelente. As diferenças Ligeiras, especialmente em 50 Hertz, podem ser explicadas pela temperatura ligeira mais alta para os resultados actuais porque as propriedades deste material são uma função forte da temperatura [5].

Dado as diferenças profundas no método do teste e na geometria da amostra, o acordo com ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA é igualmente proeminente. O “balanço” nos resultados do ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA em umas freqüências mais altas é provavelmente devido a uma influência esclarecendo inadequada do instrumento, embora relatório de Herbert e outros que o instrumento estêve calibrado de acordo com as instruções do fabricante.

A freqüência ressonante do instrumento (se ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA ou recorte) depende inversa da massa movente. Isto é, uma massa movente maior significa uma freqüência ressonante mais baixa. Nas freqüências de teste maiores do que a freqüência ressonante, a resposta do instrumento torna-se progressivamente mais influente - a rigidez dinâmica dos aumentos do instrumento agudamente. Exactamente prever esta resposta torna-se progressivamente mais importante. Conseqüentemente, um instrumento do teste com uma massa movente menor oferece vantagens experimentais definidas.

Conclusões

O Indenter Nano G200 de Keysight foi usado com sucesso para medir o módulo complexo do cloreto de polyvinyl altamente plastificado. Os Resultados concordaram bem com os aqueles obtidos por outro que usam a análise mecânica dinâmica (DMA) e o recorte dinâmico. O recorte Dinâmico oferece vantagens distintas sobre o ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA. Primeiramente, o módulo complexo pode ser medido localmente para volumes pequenos de material. Em Segundo, a calibração do instrumento é menos crítica porque uma massa movente menor significa que o instrumento tem uma influência menor nas medidas.

Referências

[1] I.N. Sneddon, “A relação entre a carga e a penetração no problema axisymmetric de Boussinesq para um perfurador do perfil arbitrário,” Int. J. Inglês. Sci., Vol. 3, pp. 47-56, 1965.

[2] W.C. Oliver e G.M. Pharr, “Uma técnica melhorada para determinar o módulo do dureza e o elástico usando a carga e deslocamento que detecta experiências do recorte,” J. Mater. Res., Vol. 7 (No. 6), pp. 1564-1583, 1992.

[3] J-L. Loubet, B.N. Lucas, W.C. Oliver, “Algumas medidas de propriedades viscoelastic com a ajuda do nanoindentation,” Publicação Especial do NIST, Vol. 896, pp. 31-34, 1995.

[4] POR EXEMPLO Herbert, W.C. Oliver, G.M. Pharr, “Nanoindentation e a caracterização dinâmica de sólidos viscoelastic,” J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 41, pp. 1-9, 2008.
Texto completo:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] POR EXEMPLO Herbert, W.C. Oliver, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, “Medindo o comportamento constitutivo de sólidos viscoelastic no domínio do tempo e de freqüência usando o recorte liso do perfurador,” J. Mater. Res., Vol. 24 (No. 3), 2009.

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

[7] J.L. Feno, P. Agee, POR EXEMPLO Herbert, “medida Contínua da rigidez durante o teste provido do recorte,” Técnicas Experimentais, Em janeiro de 2010.
Primeira página: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

Sobre Tecnologias de Keysight

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Source: Tecnologias de Keysight

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

Last Update: 16. December 2014 07:35

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