Caratterizzazione dei polimeri

Caratterizzazione fisica di film polimerici - come misurare proprietà superficiali, ottiche e apparenti

Che i film di polimero siano utilizzati per imballaggi, sacchetti di plastica, pellicole fotografiche, substrati per celle solari flessibili, display flessibili, pannelli touch o circuiti stampati, la loro composizione ne determina sempre le proprietà. I requisiti che devono soddisfare sono vari quanto i campi di applicazione e uno studio approfondito delle proprietà è necessario per modificarne la formula o semplicemente per testarne la qualità.

Studio di film sottili e nanofilm (spessore <1 µm)

I film polimerici molto sottili (~1 µm o meno), che spesso sono composti da più strati, si utilizzano frequentemente come isolamento elettrico o protezione contro la corrosione per componenti elettronici come circuiti stampati o componenti di smartphone, nonché come film di rifrazione su lenti ottiche. Possono essere utilizzati anche come sensori per umidità o litografia, rivestimenti antibatterici di stent o persino per il sequenziamento del genoma.

Per testare film sottili e nanofilm è possibile utilizzare il  metodo di prova nanoscratch per misurare l'adesione e la resistenza ai graffi di ogni strato del film sottile o del materiale finale con uno strumento. Informazioni approfondite sul potenziale zeta di superficie di film sottili e le relative proprietà superficiali possono essere ottenute misurando il potenziale di flusso o la corrente di flusso.

Oltre all'adesione, alla resistenza ai graffi e al potenziale zeta di superficie, anche la nanostruttura è di grande interesse. Conoscete meglio il vostro materiale eseguendo:

  • misure topografiche
  • misure delle proprietà meccaniche
  • misure delle proprietà elettriche 

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Studio di film spessi (spessore >1 µm)

Film protettivi o decorativi come vernici protettive per auto ed elettrodomestici o vernici epossidiche per il rivestimento delle pavimentazioni devono resistere ai danni, causati perlopiù dai graffi. Nel caso dei metalli, le vernici proteggono il materiale di base soprattutto dalla corrosione, ma anche dai graffi.

Utilizzate la piè efficiente e affidabile tecnica  di scratch test  per valutare la resistenza ai graffi dei film e scoprire quanto il rivestimento resista ai danni in condizioni definite con precisione. Questi test forniscono informazioni anche sul recupero elastico.

Per scoprire come si comporta un film in determinate condizioni ambientali, come temperatura, umidità o condizioni di stress,  un'analisi meccanica dinamica è la scelta giusta in vista di una qualità del prodotto finale soddisfacente per le aspettative degli utenti.

Quando si sviluppa un film, si vuole avere la certezza che la finitura superficiale sia perfetta. Ecco perché è necessario caratterizzare i i polimeri fusi e anche progettare le operazioni di lavorazione di conseguenza. Una   caratterizzazione reologica  completa aiuta a ottenere tutto questo.

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Studio di film adesivi

Poiché un numero crescente di prodotti industriali e di consumo viene realizzato mediante processi di incollaggio piuttosto che con giunti, saldature, viti o morsetti, i film adesivi hanno un grande futuro davanti a sé. Tuttavia, i film adesivi spesso vengono prodotti rivestendo uno strato di base con uno strato adesivo liquido, che deve essere polimerizzato durante il processo.

Sfruttate i vantaggi della caratterizzazione reologica per determinare la cinetica di polimerizzazione dello strato adesivo, trovando così il design ideale del processo produttivo.

Affinché l'adesività del film non venga persa al di sotto di una certa temperatura, servitevi dell'analisi meccanica dinamica per determinare l'intervallo di temperatura in cui il film si attaccherà ad altre superfici.

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Che si tratti di film sottili e nanofilm, film spessi o film adesivi, la loro composizione ne determina sempre le proprietà. Perché i film polimerici possano soddisfare i requisiti specifici in qualsiasi campo di applicazione è fondamentale studiare in modo approfondito queste proprietà. Uno studio accurato è anche un prerequisito per le modifiche della formula e per il controllo qualità.  

SoluzioneIl vostro vantaggioStrumento

Il film prodotto ha una scarsa qualità superficiale (superficie increspata).

Eseguire delle misure reologiche per caratterizzare la viscoelasticità della materia prima utilizzata in modo da ottimizzare le condizioni di processo.

Qualità costante dei film prodotti, senza imperfezioni o difetti superficiali

Il film per imballaggio presenta tassi di rottura più elevati nei climi tropicali/aridi/freddi.

Analizzare la prestazione meccanica del film con test DMA a umidità controllata.

La garanzia che il prodotto arriva al cliente in buone condizioni, indipendentemente dalle condizioni climatiche

Il film si rompe durante l'uso.

Eseguire un test a trazione per determinare lo sforzo o la deformazione durante la rottura. Eseguire un'analisi dinamico-meccanica per studiare la fragilità del film (indicata dal fattore di smorzamento).

Qualità del prodotto migliorata in base a una migliore selezione dei materiali studiata sui prerequisiti del prodotto

I residui adesivi rimangono sulla superficie dopo aver tolto il nastro adesivo (strato adesivo non completamente polimerizzato).

Studiare il comportamento di invecchiamento dell'adesivo in base alla temperatura e al tempo.

Qualità del prodotto più alta grazie alle formule del materiale e alle condizioni di lavorazione ottimizzate

La vernice si graffia troppo facilmente.

Eseguire test di scratch a controllo preciso per misurare la resistenza al graffio.

Feedback sulla resistenza al graffio delle vernici con nuove formule

I film polimerici e le vernici devono ripristinarsi dopo i danni da graffio.

Eseguire test di graffio definiti precisamente per misurare la profondità durante il graffio e la profondità dopo il ripristino.

Testare film e rivestimenti diversi e ottimizzare la formula per ottenere il miglior ripristino possibile della vernice o del film dopo i danni da graffio

Il film/vernice polimerico deve resistere all'invecchiamento.

Eseguire misure di indentazione con un segmento creep per misurare le proprietà di creep del film/vernice. Analizzare il potenziale zeta di superficie a vari valori di pH per determinare il punto isoelettrico.

Possibilità di classificare diversi film/vernici in base alle loro proprietà di creep e selezionare i migliori. Possibilità di correlare il potenziale zeta alla propensione all'invecchiamento.

Il film prodotto ha una qualità ottica insufficiente, è poco profondo (variazione elevata in dispersione).

Eseguire misure dell'indice di rifrazione a diverse lunghezze d'onda e determinare la dispersione.

Qualità costante dei film prodotti. I polimeri poco profondi possono essere già sistemanti durante lo sviluppo di nuovi prodotti.

Il film non mostra il comportamento di bagnatura desiderato

Analizza il potenziale zeta di superficie per acquisire la conoscenza delle funzionalità della superficie.

Possibilità di regolare le proprietà per ottenere un film con il comportamento di bagnatura desiderato.

Il film sottile del polimero non mostra comportamento antibatterico

Analizzare il potenziale zeta di superficie a vari valori di pH per acquisire la conoscenza del punto isoelettrico.

Rilevazione della corretta composizione del materiale che mostra un comportamento antibatterico.

È necessario prevedere l'interazione tra un film sottile di polimero e una soluzione acquosa

Analizzare il potenziale zeta di superficie per scoprire se le molecole del liquido si adsorbono sulla superficie o se i componenti del film sottile vengono eluiti.

Accedere a una tecnica sensibile alla superficie che consente di analizzare il campione reale.

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Impara altro sulla caratterizzazione dei polimeri dai maggiori esperti nel campo

Scoprite come un esperto accademico del campo della caratterizzazione dei polimeri utilizza gli strumenti Anton Paar nel suo lavoro quotidiano. Leggete questa intervista e scoprite come gli strumenti Anton Paar vengono utilizzati nella ricerca accademica per conoscere meglio i polimeri e sviluppare prodotti polimerici innovativi.

Analisi dei rivestimenti in silicone con test di scratch

"Abbiamo scoperto che il comportamento di resistenza al graffio (adesione, coesione) era diverso passando da sottile a spesso e viceversa".

Professor James Kohl, Università di San Diego 

Per saperne di più

Risorse di apprendimento

Webinar sulla caratterizzazione dei polimeri

Report applicativi sulla caratterizzazione dei polimeri