Análisis Termomecánico
Análisis Termomecánico
El análisis termomecánico es un método de análisis térmico utilizado principalmente para medir los coeficientes de dilatación térmica (CTE) y, por tanto, está estrechamente relacionado con dilatometría.
La dilatometría mide la dilatación bajo carga despreciable y el análisis termomecánico mide bajo carga controlada.
El desplazamiento de la varilla de empuje en contacto con la muestra se mide en función de la temperatura.
La estructura de una termobalanza
En la termogravimetría clásica, se suele colocar una muestra en un crisol de material inerte (por ejemplo, platino, óxido de aluminio, oro…) y se coloca sobre un sensor en un horno que puede aplicar atmósferas y temperaturas controladas (Esquema 1).
Montaje de un analizador termomecánico mostrando la muestra, la varilla de empuje y el sensor de desplazamiento (LVDT)
Utilizando fuerzas mayores y/o varillas de empuje con punta (varilla de empuje de penetración) se puede investigar el reblandecimiento de las muestras.
Esto es útil para medir la temperatura de transición vítrea (Tg) de los polímeros.
El análisis termomecánico es mucho más sensible que la frecuentemente utilizada calorimetría diferencial de barrido (DSC).
La sensibilidad puede aumentarse utilizando fuerzas oscilantes (por ejemplo, sinusoidales, triangulares, rectangulares) que dan lugar a una señal de respuesta oscilante.
Detección de la transición vítrea de un elastómero mediante TMA con fuerza oscilante; la Tg se encontró a 29°C indicada por un fuerte aumento de la señal de respuesta de los detectores
Otros tipos de varillas de empuje y conjuntos de medición permiten estimar el módulo de Young o medir el CET de fibras y láminas. En este último caso, la muestra se sujeta en un portamuestras especial y se le aplica una ligera tensión.
Diferentes sistemas de medición TMA
Propiedades y reacciones del Análisis Termomecánico
TMA se utiliza ampliamente en la ciencia de los polímeros para medir el coeficiente de expansión térmica (CET) y el comportamiento de tensión/deformación de fibras y láminas.
Durante el calentamiento de una muestra de polímero, el disolvente puede evaporarse, puede producirse el curado de partes aún no curadas y la reorganización de las cadenas de polímero, y/o la recristalización puede detectarse como contracción (expansión negativa).
El comportamiento de reblandecimiento y las temperaturas de transición vítrea (Tg) también pueden investigarse principalmente aplicando una fuerza oscilante.
Normas para el análisis termomecánico
- ISO 11359: Plásticos – Análisis termomecánico (ATM)
Plásticos – Análisis termomecánico (ATM) – Parte 1: Principios generales
Plásticos – Análisis termomecánico (ATM) – Parte 2: Determinación del coeficiente de dilatación térmica lineal y de la temperatura de transición vítrea.
- ASTM E831 – 19 Método de prueba estándar para la dilatación térmica lineal de materiales sólidos mediante análisis termomecánico
- ASTM E2113 – 18 Método de ensayo normalizado para la calibración del cambio de longitud de los analizadores termomecánicos
- ASTM E1363 – 18 Método de prueba estándar para la calibración de temperatura de analizadores termomecánicos
