Caractérisation des polymères

Caractérisation physique de films polymères – Comment mesurer les propriétés de surface, optiques et générales

Que vos films de polymère soient utilisés pour l’emballage, les sacs plastiques, les films photographiques, les substrats pour les cellules solaires flexibles, les écrans flexibles, les écrans tactiles ou les circuits imprimés, leur composition détermine toujours leurs propriétés. Les exigences auxquelles ils doivent répondre sont aussi diverses que leurs domaines d’application. Une étude approfondie de leurs propriétés est donc nécessaire pour modifier leur formule ou simplement tester leur qualité.

Étude de films minces et de nanofilms (épaisseur <1 µm)

Les films polymères très fins (~1 µm et moins) sont souvent constitués de plusieurs couches. Ils sont fréquemment utilisés pour l’isolation électrique ou la protection contre la corrosion de composants électroniques tels que les cartes de circuits imprimés (PCB) ou les pièces de téléphones intelligents, ainsi que comme les films réfractifs sur les lentilles optiques. Ils peuvent également être employés comme capteurs d’humidité ou en lithographie, comme revêtements antibactériens des stents, ou même pour le séquençage du génome.

Pour tester les couches minces et les nanofilms, vous pouvez utiliser la  méthode de test de nano-rayures  pour mesurer l’ adhérence et la résistance aux rayures de chaque couche du film mince ou du matériau final avec un seul instrument. Aperçu du potentiel zêta de surface des couches minces et les propriétés de surface associées peuvent être obtenues en mesurant le potentiel ou le courant d’écoulement.

Outre l’adhérence, la résistance aux rayures et le potentiel zêta de surface, la nanostructure présente également un grand intérêt. Apprenez-en le plus possible sur votre matériau en effectuant :

  • des mesures topographiques
  • des mesures des propriétés mécaniques
  • des mesures des propriétés électriques 

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Étude de films épais (épaisseur > 1 µm)

Les films protecteurs ou décoratifs tels que les peintures de protection pour les voitures, les appareils électroménagers blancs ou les peintures époxy pour le revêtement de sol doivent résister aux dommages majoritairement causés par les rayures. Dans le cas des métaux, les peintures protègent le matériau de base principalement contre la corrosion, mais aussi contre les rayures.

Utilisez la technique la plus efficace et la plus fiable pour évaluer la résistance aux rayures des films et découvrir dans quelle mesure le revêtement résiste aux dégâts dans des conditions définies avec précision.   Ces tests fournissent également des informations sur sa récupération élastique.

Pour savoir comment un film se comporte dans certaines conditions environnementales, comme la température, l'humidité ou les conditions de stress, l  'analyse mécanique dynamique est le bon choix pour garantir que la qualité du produit final répond aux attentes des utilisateurs.

Lorsque vous développez vos films, vous voulez être sûr que la finition de la surface sera parfaite. C’est pourquoi il convient de caractériser vos polymères fondus et de concevoir les opérations de traitement en conséquence. Une   caractérisation rhéologique complète vous aide à réaliser tout cela.

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Étude de films adhésifs

Les produits industriels et de consommation étant de plus en plus souvent collés plutôt qu’assemblés, soudés, brasés, vissés ou pincés, les films adhésifs ont un bel avenir devant eux. Mais les films adhésifs sont souvent produits en recouvrant une couche de base d’une couche adhésive liquide, qui doit être réticulée au cours du processus.

Faites utilisation des avantages de la caractérisation rhéologique pour déterminer la cinétique de réticulation de la couche adhésive, et trouvez ainsi la conception idéale du processus de production.

Pour que l'adhésivité de votre film adhésif ne se perde pas en dessous d'une certaine température, utilisez une analyse mécanique dynamiqueafin de déterminer la plage de température dans laquelle le film va adhérer aux autres surfaces.

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Trouver la bonne solution pour la caractérisation des polymères

Qu’il s'agisse de films minces et de nanofilms, de films épais ou de films adhésifs, leur composition détermine toujours leurs propriétés. Il est essentiel d’étudier soigneusement ces propriétés pour que vos films polymères puissent répondre aux exigences spécifiques de chaque domaine d’application. Cette étude approfondie est également indispensable avant toute modification de formulation et pour le contrôle de la qualité.  

SolutionVotre avantageInstrument

Le film produit présente une surface de qualité médiocre (surface ondulée).

Réalisez des mesures rhéologiques afin de caractériser la viscoélasticité de la matière première utilisée et optimiser les conditions de process.

Production de films de qualité constante, sans défauts ni imperfections de surface.

Le film d’emballage affiche des taux d'échec accrus dans les climats tropicaux/arides/froids.

Analysez les performances mécaniques du film en réalisant des tests de DMA dans des conditions d’humidité contrôlée.

La garantie que votre produit arrive chez votre client en bon état, indépendamment des conditions climatiques

Le film se rompt pendant l’utilisation.

Procédez à des tests de traction pour déterminer la contrainte ou déformation au moment de la rupture. Réalisez une analyse mécanique dynamique pour étudier la friabilité du film (comme indiqué par le facteur d’amortissement mesuré).

Amélioration de la qualité des produits grâce à une meilleure sélection de matériaux, parfaitement adaptés aux exigences du produit.

Des résidus d’adhésif restent à la surface après avoir décollé le ruban adhésif (couche adhésive incomplètement réticulée).

Examinez le comportement de vieillissement de l’adhésif en fonction de la température et du temps.

Une meilleure qualité des produits grâce à des formulations de matériaux et des conditions de traitement optimisées

La peinture se raye trop facilement.

Effectuez des tests de rayure contrôlés avec précision pour mesurer la résistance aux rayures.

Information sur la résistance aux rayures des peintures avec de nouvelles formulations

Les films polymères et les peintures doivent récupérer après avoir été endommagés par des rayures.

Effectuez des tests de rayure précisément définis pour mesurer la profondeur durant la rayure et la profondeur après récupération.

Tester différents films et revêtements et optimiser la formule permet d’obtenir la meilleure récupération possible pour la peinture ou le film après un dommage par rayure

Le film / La peinture polymère doit résister au vieillissement.

Effectuez des mesures d’indentation avec un segment de fluage pour mesurer les propriétés de fluage du film / de la peinture. Analysez le potentiel zêta de surface à différentes valeurs de pH pour déterminer le point isoélectrique.

Possibilité de classer les différent(e)s films/peintures en fonction de leurs propriétés de fluage et de sélectionner les meilleurs. Possibilité de corréler le potentiel zêta à la propension au vieillissement.

Le film produit présente une qualité optique insuffisante. Il est peu profond (forte variation de dispersion).

Effectuez des mesures d’indice de réfraction à différentes longueurs d’onde pour déterminer la dispersion.

Qualité constante des films produits. Les polymères peu profonds peuvent déjà être mis de côté lors du développement de nouveaux produits.

Le film ne présente pas le comportement de mouillage souhaité

Analysez le potentiel zêta de surface pour acquérir des connaissances sur les fonctionnalités de surface.

La possibilité d’ajuster les propriétés pour obtenir un film avec le comportement de mouillage souhaité.

Le film mince de polymère ne présente pas de comportement antibactérien

Analysez le potentiel zêta de surface à différentes valeurs de pH pour acquérir des connaissances sur le point isoélectrique.

Détection de la composition appropriée du matériau qui présente un comportement antibactérien.

L’interaction entre un film mince de polymère et une solution aqueuse doit être prédite

Analysez le potentiel zêta de surface pour savoir si les molécules du liquide s’adsorbent sur la surface ou si les composants du film mince sont élués.

Accès à une technique sensible à la surface qui vous permet d’analyser l’échantillon réel.

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Des experts majeurs dans le domaine vous en apprennent plus sur la caractérisation des polymères

Découvrez comment un expert universitaire dans le domaine de la caractérisation des polymères utilise les instruments d’Anton Paar dans son travail quotidien. Lisez cette interview et découvrez comment les instruments d’Anton Paar sont utilisés dans la recherche universitaire pour approfondir les connaissances sur les polymères et développer des produits polymères innovants.

Analyse du revêtement en silicone avec test de rayure

« Nous avons découvert que le comportement de rayure (adhérence, cohésion) était différent selon que l’on allait de fin à épais ou d’épais à fin. »

Professeur James Kohl, Université de San Diego 

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Ressources éducatives

Webinaire sur la caractérisation des polymères

Rapports d’application sur la caractérisation des polymères