Charakterizace polymerů

Fyzikální charakterizace polymerních filmů – jak měřit povrchové, optické a objemové vlastnosti

Ať už používáte polymerní filmy pro obaly, plastové sáčky, fotografické filmy, substráty pro flexibilní solární články, flexibilní displeje, dotykové panely nebo desky s obvody, jejich složení vždy určuje jejich vlastnosti. Požadavky, které musejí splnit, jsou stejně rozmanité jako jejich oblasti použití a důkladné prozkoumání jejich vlastností je nezbytné pro modifikaci jejich formulace nebo jen pro testování jejich kvality.

Výzkum tenkých filmů a nanofilmů (tloušťka < 1 µm)

Velmi tenké (~1 µm a méně) polymerní filmy, které se často skládají z více vrstev, se často používají jako elektrická izolace nebo ochrana před korozí u elektronických komponent, jako jsou desky tištěných spojů (PCB) nebo součásti chytrých telefonů, jakož i refrakční film na optických čočkách. Mohou být také použity jako senzory pro vlhkost nebo litografii, antibakteriální povlaky stentů, nebo dokonce pro sekvenování genomu.

Pro testování tenkých filmů a nanofilmů můžete použít  testovací metodu nanoscratch  pro měření adheze a odolnosti proti poškrábání každé vrstvy tenkého filmu nebo finálního materiálu pomocí jediného přístroje. Lepší přehled o zeta potenciálu povrchu tenkých vrstev a souvisejících povrchových vlastnostech lze získat měřením proudového potenciálu nebo tokového proudu.

Kromě adheze, odolnosti proti poškrábání a povrchového zeta potenciálu je velmi zajímavá také nanostruktura. Zjistěte více údajů o vašem materiálu provedením:

  • měření topografie,
  • měření mechanických vlastností,
  • měření elektrických vlastností 

Najděte správný přístroj pro své použití

Proměření tlustých filmů (tloušťka > 1 µm)

Ochranné nebo dekorativní filmy, jako jsou ochranné barvy pro automobily, bílé spotřebiče nebo epoxidové barvy pro podlahové obklady, musejí odolávat poškození, které je způsobeno hlavně poškrábáním. V případě kovů barvy chrání základní materiál zejména před korozí, ale také před poškrábáním.

Použijte nejefektivnější a nejspolehlivější  techniku scratch testování  pro posouzení odolnosti proti poškrábání u filmů a zjistěte, jak dobře povlak odolává poškození za přesně definovaných podmínek. Tyto testy také poskytují informace o jeho elastickém zotavení.

Aby bylo možné zjistit, jak se fólie chová za určitých podmínek prostředí, jako je teplota, vlhkost nebo namáhání, je tu  dynamická mechanická analýza , která zajistí, že kvalita konečného produktu splní očekávání uživatelů.

Při vývoji vašich filmů si musíte být jisti, že povrchová úprava bude perfektní. Proto chcete charakterizovat své polymerní taveniny a podle toho také navrhnout operace zpracování. Komplexní  reologická charakterizace vám toho pomůže dosáhnout.

Najděte správný přístroj pro své použití

Výzkum adhezivních filmů

Vzhledem k tomu, že stále více průmyslových a spotřebních výrobků spíše než spojuje, svařuje, pájí, šroubuje či svírá aslepuje, mají adhezivní (lepicí) filmy před sebou světlou budoucnost. Adhezivní filmy se však často vyrábějí potažením základní vrstvy kapalnou adhezivní vrstvou, kterou je třeba během procesu vytvrdit.

Využijte výhod reologické charakterizace pro stanovení kinetiky vytvrzování adhezivní vrstvy a objevte tak ideální provedení výrobního procesu.

Aby se přilnavost vašeho adhezivního filmu za určité teploty neztratila, využijte dynamickou mechanickou analýzu ke stanovení teplotního rozsahu, při kterém bude ještě film adhezivní pro jiné povrchy.

Najděte správný přístroj pro své použití

Najděte správné řešení pro charakterizaci polymerů

Bez ohledu na to, zda jde o tenké filmy a nanofilmy, tlusté nebo adhezivní filmy – jejich složení vždy určuje jejich vlastnosti. Je zásadní tyto vlastnosti důkladně prozkoumat, aby vaše polymerní filmy mohly splňovat specifické požadavky v jakékoli oblasti použití. Důkladné prozkoumání je také nezbytným předpokladem modifikace složení a kontroly kvality.  

ŘešeníVaše výhodaPřístroj

Vyrobený film má nízkou kvalitu povrchu (zvlněný povrch).

Proveďte reologická měření a charakterizujte viskoelasticitu použité suroviny k optimalizaci podmínek procesu.

Konzistentní kvalita vyrobených filmů bez povrchových nedokonalostí nebo defektů

Obalová fólie vykazuje zvýšenou míru selhání v tropických/suchých/studených klimatických podmínkách.

Analyzujte mechanický výkon obalové fólie v testech DMA s řízenou vlhkostí.

Záruka, že se váš výrobek dostane k zákazníkovi v dobrém stavu, nezávisle na klimatických podmínkách

Fólie se během používání protrhne.

Proveďte tahové zkoušky a stanovte deformaci nebo napětí při přetržení. Proveďte dynamickou mechanickou analýzu a zjistěte křehkost fólie (dle změřeného tlumicího faktoru).

Zvýšená kvalita výrobku na základě lepšího výběru materiálů přizpůsobených požadavkům výrobku

Po sloupnutí lepicí pásky zůstávají na povrchu zbytky lepidla (neúplně vytvrzená vrstva lepidla).

Prozkoumejte chování stárnutí lepidla v závislosti na teplotě a času.

Vyšší kvalita výrobku díky optimalizovaným formulacím materiálu a podmínkám zpracování

Barva se příliš snadno poškrábe.

Proveďte přesně kontrolované scratch testy (vrypové zkoušky) a změřte odolnost vůči poškrábání.

Zpětná vazba o odolnosti barev vůči poškrábání u nových formulací

Polymerní fólie a barvy se musejí po poškození poškrábáním obnovit.

Proveďte přesně definované scratch testy (zkoušky vrypem) a změřte hloubku při poškrábání a hloubku po obnovení.

Testování různých filmů a povlaků a optimalizace formulace tak, aby bylo dosaženo co nejlepšího obnovení barvy nebo filmu po poškození poškrábáním

Polymerní film/barva musí odolávat stárnutí.

Proveďte indentační měření pomocí segmentu tečení a změřte vlastnosti tečení filmu/barvy. Analyzujte povrchový zeta potenciál při různých hodnotách pH a určete izoelektrický bod.

Možnost rozřadit různé filmy/barvy podle jejich vlastností tečení a vybrat ty nejlepší z nich. Možnost korelovat zeta potenciál a sklon ke stárnutí.

Vyrobený film má nedostatečnou optickou kvalitu, je mělký (vysoký rozdíl v disperzi).

Proveďte měření indexu lomu při různých vlnových délkách a stanovte rozptyl.

Stálá kvalita vyrobených fólií. Mělké polymery lze vytřídit již při vývoji nových výrobků.

Film nevykazuje požadované chování při smáčení

Analyzujte povrchový zeta potenciál a zjistěte podrobnosti o funkcích povrchu.

Možnost upravit vlastnosti tak, aby film získal požadované chování při smáčení.

Polymerní tenký film nevykazuje antibakteriální chování

Analyzujte povrchový zeta potenciál při různých hodnotách pH a zjistěte podrobnosti o izoelektrickém bodu.

Detekce správného materiálového složení, které vykazuje antibakteriální chování.

Je třeba předvídat interakci mezi polymerním tenkým filmem a vodným roztokem

Analyzujte povrchový zeta potenciál a zjistěte, zda se molekuly kapaliny na povrchu adsorbují, nebo zda se složky tenkého filmu vymývají.

Přístup k povrchově citlivé technice, která vám umožní analyzovat reálný vzorek.

Nenašli jste svou konkrétní situaci? Anton Paar má i tak řešení pro váš problém. Kontaktujte nás a získejte další informace. 

Zjistěte více o charakterizaci polymerů od předních odborníků v tomto oboru

Získejte představu o tom, jak akademický odborník v oblasti charakterizace polymerů používá ve své každodenní činnosti přístroje společnosti Anton Paar. Přečtěte si tento rozhovor a zjistěte, jak se přístroje společnosti Anton Paar používají v akademickém výzkumu k získání hlubších znalostí o polymerech a vývoji inovativních polymerních produktů.

Analýza silikonového povlaku pomocí scratch testování (vrypové zkoušky)

„Zjistili jsme, že chování při poškrábání (přilnavost, soudržnost) bylo při přechodu od tenkého k tlustému odlišné ve srovnání s přechodem od tlustého k tenkému.“

Profesor James Kohl, University of San Diego 

Více informací

Vzdělávání

Webináře na téma charakterizace polymerů

Aplikační reporty o charakterizaci polymerů