Analyse thermomécanique
Analyse thermomécanique
L’analyse thermomécanique est une méthode d’analyse thermique principalement utilisée pour mesurer les coefficients de dilatation thermique (CTE) et est donc étroitement liée à la dilatométrie.
La dilatométrie mesure l’expansion sous charge négligeable et l’analyse thermomécanique mesure sous charge contrôlée.
Le déplacement de la tige en contact avec l’échantillon est mesuré en fonction de la température.
La structure d’une balance thermique
Dans la thermogravimétrie classique, un échantillon est généralement placé dans un creuset en matériau inerte (par exemple, platine, oxyde d’aluminium, or…) et placé sur un capteur dans un four qui peut appliquer des atmosphères et des températures contrôlées (schéma 1).
Montage d’un analyseur thermomécanique montrant l’échantillon, la tige de poussée et le capteur de déplacement (LVDT)
En utilisant des forces plus élevées et/ou des tiges de poussée avec une pointe (tige de pénétration), il est possible d’étudier le ramollissement des échantillons.
Ceci est utile pour mesurer la température de transition vitreuse (Tg) des polymères.
L’analyse thermomécanique est beaucoup plus sensible que la calorimétrie à balayage différentiel (DSC) souvent utilisée. calorimétrie différentielle à balayage (DSC) souvent utilisée.
La sensibilité peut être augmentée en utilisant des forces oscillantes (par exemple sinusoïdales, triangulaires, rectangulaires) qui produisent un signal de réponse oscillant.
Détection de la transition vitreuse d’un élastomère par TMA avec force oscillante ; la Tg a été trouvée à 29°C indiquée par une forte augmentation du signal de réponse des détecteurs.
D’autres types de poussoirs et d’assemblages de mesure permettent d’estimer le module d’Young ou de mesurer le coefficient d’élasticité des fibres et des feuilles. Dans ce dernier cas, l’échantillon est serré dans un porte-échantillon spécial et une légère tension est appliquée à l’échantillon.
Différents systèmes de mesure TMA
Propriétés et réactions de l’analyse thermomécanique
Le TMA est largement utilisé dans la science des polymères pour mesurer le coefficient de dilatation thermique (CTE) et le comportement de contrainte/déformation des fibres et des feuilles.
Pendant le chauffage d’un échantillon de polymère, le solvant peut s’évaporer, des parties non encore polymérisées peuvent durcir et le réarrangement des chaînes de polymère et/ou la recristallisation peuvent être détectés comme un rétrécissement (expansion négative).
Le comportement de ramollissement et les températures de transition vitreuse (Tg) peuvent également être étudiés principalement en appliquant une force d’oscillation.
Normes pour l’analyse thermomécanique
- ISO 11359 : Plastiques – Analyse thermomécanique (TMA)
Plastiques – Analyse thermomécanique (TMA) – Partie 1 : Principes généraux
Plastiques – Analyse thermomécanique (TMA) – Partie 2 : Détermination du coefficient de dilatation thermique linéaire et de la température de transition vitreuse
- ASTM E831 – 19 Méthode d’essai standard pour la dilatation thermique linéaire des matériaux solides par analyse thermomécanique
- ASTM E2113 – 18 Méthode d’essai standard pour l’étalonnage de la variation de longueur des analyseurs thermomécaniques
- ASTM E1363 – 18 Méthode d’essai standard pour l’étalonnage en température des analyseurs thermomécaniques
