آنالیز حرارتی یکی از مهم ترین ابزارهای شناسایی، کنترل کیفیت و توسعه فرمولاسیون در صنایع پلیمر و لاستیک است. در میان روش های مختلف آنالیز حرارتی، دو آزمون TGA و DSC بیشترین کاربرد را دارند. اگرچه هر دو آزمون با تغییرات دما سروکار دارند، اما اطلاعات کاملا متفاوتی از رفتار حرارتی پلیمرها ارائه میدهند. شناخت تفاوت این دو آزمون برای انتخاب روش صحیح آزمایشگاهی اهمیت بالایی دارد.
آزمون TGA چیست؟
TGA (Thermogravimetric Analysis) یا آنالیز گرماوزنی، تغییرات وزن نمونه را در اثر افزایش دما یا زمان اندازه گیری میکند.
اطلاعاتی که TGA ارائه میدهد:
-
- پایداری حرارتی پلیمر
-
- دمای شروع تخریب (Tonset)
-
- مراحل تخریب حرارتی
-
- میزان باقی مانده حرارتی
-
- درصد فیلر، دوده، سیلیکا و خاکستر
-
- تشخیص اجزای فرمولاسیون آمیزه های پلیمری و لاستیکی
📌 در آزمون TGA تغییر جرم معیار اصلی تحلیل است.
آزمون DSC چیست؟
DSC (Differential Scanning Calorimetry) یا کالریمتری روبشی تفاضلی، تغییرات انرژی حرارتی نمونه را در مقایسه با یک مرجع اندازه گیری میکند.
اطلاعاتی که DSC ارائه میدهد:
-
- دمای انتقال شیشه ای (Tg)
-
- دمای ذوب (Tm)
-
- دمای تبلور (Tc)
-
- گرمای ذوب و تبلور
-
- بررسی میزان بلورینگی
-
- شناسایی رفتار فازی پلیمر
📌 در آزمون DSC تغییرات انرژی حرارتی معیار اصلی تحلیل است، نه تغییر وزن.
تفاوت اصلی آزمون TGA و DSC
| ویژگی | TGA | DSC |
|---|---|---|
| پارامتر اندازه گیری | تغییر وزن | جریان گرما |
| نوع اطلاعات | تخریب و ترکیب | انتقال های فازی |
| بررسی فیلر | بله | خیر |
| تعیین Tg | خیر | بله |
| تعیین Tm | خیر | بله |
| بررسی پایداری حرارتی | بله | محدود |
| کاربرد در لاستیک | بسیار زیاد | متوسط |
تفاوت کاربرد TGA و DSC در پلیمرها
کاربرد TGA در پلیمر:
-
- بررسی پایداری حرارتی مواد اولیه
-
- مقایسه فرمولاسیون های مختلف
-
- بررسی اثر افزودنی ها و پایدارکننده ها
-
- تشخیص درصد مواد معدنی
کاربرد DSC در پلیمر:
-
- تعیین Tg و Tm پلیمر
-
- بررسی رفتار حرارتی پلیمرهای ترموپلاست
-
- تعیین درصد بلورینگی
-
- کنترل کیفیت مواد پلیمری
تفاوت کاربرد TGA و DSC در لاستیک
در صنعت لاستیک، آزمون TGA نقش بسیار پررنگ تری نسبت به DSC دارد.
TGA در لاستیک:
-
- تعیین درصد دوده
-
- تعیین میزان پلیمر، روغن و افزودنی ها
-
- بررسی تخریب حرارتی آمیزه
-
- مهندسی معکوس فرمولاسیون لاستیک
DSC در لاستیک:
-
- تعیین Tg لاستیک
-
- بررسی اثر نرم کننده ها
-
- تحلیل رفتار حرارتی در دماهای پایین
آیا TGA و DSC مکمل یکدیگر هستند؟
بله. در بسیاری از پروژه های تحقیق و توسعه، این دو آزمون به صورت مکمل استفاده میشوند:
-
- DSC برای شناخت رفتار فازی پلیمر
-
- TGA برای بررسی پایداری حرارتی و ترکیب مواد
ترکیب نتایج این دو آزمون، تصویر کاملی از رفتار حرارتی پلیمر یا آمیزه لاستیکی ارائه میدهد.
استانداردهای مرتبط
-
- ASTM E1131 (TGA)
-
- ASTM D6370 (لاستیک)
-
- ISO 11358 (TGA)
-
- ASTM D3418 (DSC)
-
- ISO 11357 (DSC)
جمع بندی
اگر هدف بررسی تخریب حرارتی و ترکیب مواد باشد، آزمون TGA انتخاب صحیح است.
اگر هدف بررسی انتقال های فازی، Tg و Tm باشد، آزمون DSC کاربرد دارد.
در تحلیل های حرفه ای پلیمر و لاستیک، استفاده همزمان از این دو آزمون بهترین نتیجه را فراهم میکند.
معرفی آزمایشگاه خواص مکانیکی:
آزمایشگاه خواص مکانیکی با هدف بررسی رفتار مواد در برابر نیروهای وارده، ویژگیهایی مانند سختی، استحکام، مدول الاستیسیته، خستگی و خزش را ارزیابی میکند. تجهیزات پیشرفتهای مانند ماشین کشش، دستگاه ضربه، سختیسنج، دستگاه خزش، تجهیزات کشش در دمای بالا و دستگاههای سایش و خستگی، امکان اندازهگیری دقیق این خواص را فراهم میآورند. نتایج حاصل، مناسب بودن قطعات برای کاربردهای مختلف را مشخص کرده و اطلاعاتی قابل اعتماد برای بهبود طراحی و تولید در اختیار مهندسان قرار میدهد.
قبل از استفاده یک قطعه در فرآیند تولید، خواص مکانیکی آن بهطور کامل بررسی میشود که پس از انجام آزمایشها و تحلیل نتایج، مناسب بودن قطعه برای کاربرد مورد نظر مشخص میشود و به تولیدکنندگان اطلاعات دقیق و قابل اعتماد برای تصمیمگیری ارائه میگردد.
