Mäta den Komplexa Modulusen av den Högt Plasticized PolyvinylChloriden via Instrumenterad Inryckning

Vid Jennifer Hö

Täckte Ämnen

Inledning
Schematisk Indenter
Experimentell Metod
Resultat och Diskussion
Avslutningar
Hänvisar till
Om Agilent Teknologier

Inledning

Polymrer används ofta, i att iscensätta designer på grund av deras kapacitet att fukta ut, chockar och vibrationen. Ett materials kapacitet elastiskt att lagra energi karakteriseras av lagringsmodulusen (E'); kapaciteten att fukta karakteriseras av förlustmodulusen (E”). Den komplexa modulusen (E*) är ofta van vid karakteriserar polymrer, därför att den inkorporerar båda av dessa kapacitetar: E* = E' + iE”.

För i stora partier tar prov av materiell komplex modulus kan mätas genom att använda dynamisk mekanisk analys (DMA). Ta prov svängs i spänning, kompression eller krökning, och den komplexa modulusen är beslutsam från prövkopians svar till svängningen. Flera reklamfilmförsäljare erbjuder utrustning för sådan storskaliga mätningar för danande genom att använda DMA. System för den Agilent Teknologinanoindentationen som utrustas med det Fortlöpande StyvhetsMätningsalternativet, erbjuder kapaciteten att svänga indenteren. På så sätt kan den komplexa modulusen vara beslutsam från en riktig analys av kontakten [1-3].

Den Instrumenterade inryckningen, också som är bekant som nanoindentation, erbjuder två viktiga fördelar över DMA, när den mäter den komplexa modulusen. Först kan mätningen göras på ett rumsligt löst fjäll, således låta en kartlägga ut den komplexa modulusen som en fungera av placera. Understödja, därför att flyttningen samlas i ett nanoindentationsystem är mindre, den resonant frekvensen av utrustningen är högre, således låta en större frekvens spänna för att testa.

I arbetet som häri diskuteras, används den dynamiska instrumenterade inryckningen, för att mäta den komplexa modulusen av den högt plasticized polyvinylchloriden (PVC). Resultat från detta arbete jämförs med föregående publicerade resultat för det samma materiellt [4-6].

För en grundlig litteratur granska, och en färdig behandling av teorin bak att mäta den komplexa modulusen vid den dynamiska inryckningen, behar konsulterar hänvisar till [4]. Vi har applicerat denna teori till både utrustningen, och kontakten för att att härleda uttryck för den komplexa modulusen benämner in av antal som mätas under ett dynamiskt inryckningsexperiment [7].

Schematisk Indenter

Agilent G200 nanoindentationsystem kan riktigt föreställas av det schematiskt som in visas, Figurerar 1. Halv-Statisk elektricitet och dynamiska styrkor läggs på elektromagnetiskt. Indenterkolonnen stöttas av två ”leaf” fjädrar, som är sido styva, men eftergivent i riktningen av inryckningen. Förskjutning mätas genom att använda tre-plätera en kapacitiv ordning. Alla trena pläterar är cirkulärdisks. Tvåna som yttersidan pläterar, fixas till huvudet och har spela golfboll i hål i centrera som precis är stor nog för att hysa indenteraxeln. Centrera pläterar fixas till indenteraxeln och är fri till flyttningen vertikalt mellan tvåna som yttersidan pläterar. Placera av indenterkolonnen inom mellanrummet är beslutsam, genom att observera spänningen mellan centrera, pläterar, och endera av yttersidan två pläterar.

Figurera 1. Schematiskt av ”huvudet” av Agilent ett Nano Indentersystem.

Experimentell Metod

Den högt plasticized PVCEN som testas i detta arbete, är en produkt av 3M (GÅ I AX C-1002-25). Det materiellt är van vid ger att fukta under och runt om roterande utrustning för skurkrollen. Det materiellt som ankomms i ett litet, kvadrerar täcker, flytta sig mycket långsamt ungefärligt 6 på en sida och en ¼ - flytta sig mycket långsamt tjockt. En sida av täcka polerades mekaniskt för att ta bort ett ytbehandlalagrar. Därefter flytta sig mycket långsamt en 1 kvadrerar klipptes från täcka och monterades på en aluminum puck, som visat in Figurera 2.

Figurera 2. Högt plasticized PVC (3M GÅ I AX C-1002-25) som monteras för att testa.

Agilent en Nano Indenter G200 med Fortlöpande StyvhetsMätningsalternativ och XP-utformar utlösaren användes för all att testa. Indenterspetsen var ettavslutat cylindriskt stansar gjort av diamanten. Stansa som in visas, Figurerar 3, hade en diameter av 107,1 mikroner. Fördelen av lägenhet-avslutad stansar för denna som testar, är, att kontaktområdet är konstant, och inte en fungera av kontaktdjup.

Figurera 3. Lägenhet-Avslutade cylindriska stansar spets (XP-utforma hållaren, den 107.1µm diametern).

Agilenten NanoSuite testar Lägenheten för Mätningen för metod”G-Serier XP den Fortlöpande Styvhet Stansar den Komplexa Modulusen” användes för detta arbete. Detta testar metod kommer med indenteren in i full kontakt med den materiella testa, svänger indenteren över en spänna av frekvenser och applicerar därefter analysen. Varje testar den komplexa modulusen för avkastningar, som en fungera av frekvens för en närmare detalj testar platsen. Fjorton testar på fjorton som olika platser utfördes. Användbardefinierat matar in var utvalt att matcha testa villkorar anmält av Herbert o.a. för det samma materiellt [4-5]. Tests förades på rumstemperaturen.

Resultat och Diskussion

Resultat för lagringsmodulus och förlust dela upp i faktorer visas in Figurerar 4 och 5. Felet bommar för på symbolerna föreställer en standardavvikelse på genomsnittet.

Figurera 4. Lagringsmodulus som en fungera av frekvens som beslutsam vid standard och i situkalibrering. Resultat från detta arbete jämförs med föregående publicerade resultat erhållande av inryckning och DMA [4].

Figurera 5. Förlust dela upp i faktorer som en fungera av frekvens som beslutsam vid standard och i situkalibrering. Resultat från detta arbete jämförs med föregående publicerade resultat erhållande av inryckning och DMA [4].

Dessa figurerar jämför resultaten av det närvarande arbetet med de erhållande av Herbert o.a. [4-5] för samma som är materiella. Herbert använde o.a. både DMA (TA Instrumenterar) och inryckningen (Agilent XP den Nano Indenteren). För inryckningen som testar, använde de lägenhet-avslutad stansar av den liknande diametern (~100 mikroner). De använde en beställnings- inryckning testar den tillgängliga metoden, som inte var kommersiellt -.

Överenskommelsen mellan gåvaresultaten och inryckningsresultaten som anmälas av Herbert är o.a., utmärkt. Obetydliga skillnader, speciellt på 50 Hertz, kan förklaras av den litet högre temperaturen för de närvarande resultaten, därför att rekvisitan av detta materiellt är ett starkt fungerar av temperatur [5].

Givet de djupsinniga skillnaderna testa metoden och ta prov in geometri, överenskommelsen med DMA är också utstående. ”Vacklandet” i DMA-resultaten på högre frekvenser är rimlig otillräckligt redogöra för instrumenterar tack vare påverkan, även om den Herbert o.a. rapporten som instrumentera kalibrerades enligt producentens anvisningar.

Den resonant frekvensen av instrumentera (huruvida DMA eller inryckningen) beror på flyttningen samlas omvänt. Det är, en större flyttning samlas hjälpmedel per lägre resonant frekvens. På att testa frekvenser som är mer stor än den resonant frekvensen, blir instrumenterasvaret, progressively mer inflytelserik - den dynamiska styvheten av instrumenteraförhöjningarna skarpt. Exakt blir förutsägelsen detta svar progressively viktigare. Därför instrumenterar testa med en mindre flyttning samlas bestämda experimentella fördelar för erbjudanden.

Avslutningar

Agilent den Nano Indenteren G200 var van vid mäter lyckat den komplexa modulusen av den högt plasticized polyvinylchloriden. Resultat som väl instämmas med de erhållande av andra som använder dynamisk mekanisk analys (DMA) och den dynamiska inryckningen. Den Dynamiska inryckningen erbjuder distinkt fördelar över DMA. Först kan den komplexa modulusen mätas lokalt för lilla volymer av materiellt. Understödja, instrumentera kalibreringen är mindre kritiskt, därför att en mindre flyttning samlas hjälpmedel som instrumentera har en mindre påverkan på mätningarna.

Hänvisar till

[1] I.N. Sneddon, ”Förhållandet between laddar, och genomträngningen i det axisymmetric Boussinesq problemet för en stansa av godtyckligt profilerar,” Int. J. Engelskt. Sci., Vol. 3, pp. 47-56 1965.

[2] W.C. Oliver och G.M. Pharr, ”En förbättrad teknik för att bestämma att använda för hårdhet- och resårmodulus laddar och förskjutning som avkänner inryckningsexperiment,” J. Mater. Res., Vol. 7 (Nr. 6), pp. 1564-1583 1992.

[3] J-L. Loubet B.N. Lucas, W.C. Oliver, ”Några mätningar av viscoelastic rekvisita med hjälpen av nanoindentationen,” Special Publikation för NIST, Vol. 896, pp. 31-34 1995.

[4] E.G. Herbert, W.C. Oliver, G.M. Pharr, ”Nanoindentation och den dynamiska karakteriseringen av viscoelastic heltäckande,” J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 41, pp. 1-9 2008.
Mycket - text:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] E.G. Herbert, W.C. Oliver, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, ”Mäta det constitutive uppförandet av viscoelastic heltäckande i tid- och frekvensområdet som framlänges använder, stansar inryckningen,” J. Mater. Res., Vol. 24 (Nr. 3), 2009.

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

[7] J.L. Hö P. Agee, E.G. Herbert, ”Fortlöpande styvhetsmätning under instrumenterad inryckning som testar,” Experimentella Tekniker, Januari 2010.
Första sida: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

Om Agilent Teknologier

Agilent Teknologier som nanotechnology instrumenterar, l5At dig avbilda, behandla och karakterisera en bred variation av nanoscale som uppförande-var elektrisk som var kemisk som var biologisk som var molekylär och som var atom-. Vår växande samling av nanotechnology instrumenterar, tillbehör, programvara, servar, och förbrukningsmaterialer kan avslöja ledtrådar som du behöver att förstå nanoscalevärlden.

Agilent Teknologier erbjuder att en lång räcka av kick-precision atom- styrkamikroskop (AFM) ska möta dina unika forskningbehov. Högt configurable Agilents instrumenterar låter dig utvidga systemets kapaciteter, som dina behov uppstår. Agilents möjliggör bransch-ledande miljötemperatursystem och fluid bruk överlägsen flytande och mjukt avbilda för material. Applikationer inkluderar materiell vetenskap, electrochemistry, polymern och vetenskaperna om olika organismers beskaffenhetapplikationer.

Källa: Agilent Teknologier

För mer information på denna källa behaga besökAgilent Teknologier

Date Added: Jun 8, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:23

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit