Thermal Analysis UserCom 35

تُعرَف الراتنجات الأحفورية المتولدة من المخروطيات بأنها "كهرمان". وللتضمين المتكرر للنباتات والحشرات في الكهرمان أهمية للدراسات العلمية وصناعة الحلي. ونظرًا لغلاء الكهرمان، فإن الكهرمان المزيف والكهرمان الاصطناعي المصنوع من البلاستيك أو من راتنج مستخلص من شجرة عمرها غير حقيقي غالبًا ما توجد بالأسواق. ومن ثم فإن تحديد العُمر يمثل معيارًا في غاية الأهمية لتقييم ما إذا كان الشيء كهرمانًا حقيقيًا أم لا.

مقدمة

ثبت أن كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي يمثل تقنية بسيطة لتصنيف الكهرمان والراتنجات الأخرى حسب العمر. حيث تستخدم الطريقة درجة حرارة التزجج (T_g) المقيسة في دورة التسخين الأولى. وبينت التجارب أن الراتنجات الأحفورية القديمة تُظهر ارتفاعًا في درجة حرارة التزجج بسبب بطء تفاعل المعالجة أو الارتباط المتصالب (التشابك) الذي يحدث عبر ملايين السنين ومن خلال الانخفاض في محتوى الزيت.

تُقدَر درجة حرارة تزجج الراتنجات الشجرية الحديثة بدرجة حرارة الغرفة تقريبًا، أما درجة حرارة تزجج الكهرمان الذي يبلغ عمره 40 مليون عامًا فهي 150 درجة مئوية. وعلى نحو تجريبي، يتداخل انحلال المحتوى الحراري وتفاعل المعالجة اللاحقة معًا ويعيقان التزجج في أثناء القياس التقليدي باستخدام DSC. يمكن رغم ذلك تحديد درجة حرارة التزجج باستخدام TOPEM^®‎ الذي يمثل طريقة لـ DSC بدرجة حرارة معدلة.

[…]

استُخدم TOPEM^®‎ لقياس التزجج والتجفيف والارتباط المتصالب والانحلال للجنين المعزول المتباين من حيث المحتوى المائي. وقد ثبت أن فصل التدفق الحراري الإجمالي إلى مكونات عاكسة وغير عاكسة ضروري لتعريف الأحداث الحرارية المختلفة. وحُددَت طاقة التنشيط الظاهرة لتزجج اللجنين الرطب والجاف بالاعتماد على تردد التزجج عن طريق التحليل متعدد الترددات باستخدام TOPEM^®‎. ويُتوصل من خلال هذا إلى نتائج تتعلق بتأثير الماء على التفاعلات الجزيئية في اللجنين.

مقدمة

إن اللجنين مع السيلولوز من أحد المكونات الرئيسية للخشب. فهما جزء لا يتجزأ من جدران خلايا النباتات وهما مسؤولان عن الخواص الميكانيكية خلال عملية التصليب (التخشب). واللجنينات هي بوليمرات طبيعية معقدة تُشكِّل شبكات عشوائية ثلاثية الأبعاد. والتليين الحراري مسؤول إلى حد كبير عن الخواص المطاطية اللزجة للخشب [1، 2]. وقد دُرست حركيات تزجج اللجنين في عينات الخشب باستخدام التحليل الحراري التفاضلي (DTA) [6] أو التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) [3 –5].

ورغم ذلك، لم يتم تحديد حركيات تزجج اللجنين المعزول حتى الآن. وقد يكون هذا بسبب اتساق المسحوق، الأمر الذي يزيد من صعوبة إجراء قياسات DMA.

في هذه الدراسة، سنصف قياسات تزجج اللجنين المعزول باستخدام DSC ذي درجة الحرارة المعدَّلة (TOPEM^®‎) للتحقق من تأثير الماء والتقادم الحراري على سلوك التزجج.

وتم قياس اعتماد التزجج على التردد بواسطة التحليل متعدد الترددات بواسطة TOPEM^®‎. وأتاح لنا هذا تحديد طاقة التنشيط الظاهرة للجنين المجفف واللجنين الذي يحتوي على ماء ممتص ولاستخلاص نتائج تتعلق بالتغييرات في التفاعلات الجزيئية. تمت أيضًا مناقشة التفاعلات الكيميائية في اللجنين.

[…]

يحتوي DMA/SDTA861^e على زوج حراري يُستخدَم لقياس درجة الحرارة بالقرب من العينة. ويمكن - بالطبع - معايرة درجة حرارة العينة المقيسة وضبطها. وسنبين في هذه المقالة كيفية القيام بهذا لحاملات عينات كبيرة أو طفيفة التوتر.

مقدمة

في DMA/SDTA861^e، تقاس درجة حرارة العينة بواسطة زوج حراري. ويمكن على نحو منفصل معايرة هذا الزوج الحراري للعينة (STC) وضبطها لتناسب كل حامل عينة. ويكون هذا سهل التنفيذ -على نحو خاص- مع حامل عينة القص لأن STC يلامس بشكل مباشر حامل العينة ولأنه يعود دائمًا إلى الموضع ذاته الذي كانت فيه العينة.

وإلى جانب هذا، تكون الكتلة الحرارية لحامل العينة كبيرة، كما يحدث اتصال حراري وثيق بين العينة وحامل العينة. ويضمن هذا أن تكون درجة حرارة العينة المقيسة متوافقة للغاية مع درجة حرارة العينة الفعلية في تجارب القص. فضلاً عن ذلك، يمكن استعمال مواد المعايرة (الإنديوم، الزنك، الماء) المُستخدمة عادة في التحليل الحراري.

تختلف حالة الانثناء والشد والضغط إلى حد ما. وهنا، لا يحدث تلامس مباشر بين STC وحامل العينة لكنهما يوضعان بالقرب من بعضهما قدر الإمكان. وتتضمن درجة حرارة العينة المقيسة مساهمة اللايقين في القياس التي حُددت بشكل أساسي عن طريق إعادة الإنتاج الذي يتضمنه تعيين موضع STC.

إضافة إلى ذلك، ليس من السهل للغاية استخدام مواد المعايرة المذكورة سابقًا. وسنصف في هذه المقالة كيفية تحضير العينات لمعايرة STC وضبطه لإجراء تجارب الشد، وإلى أي مدى يكون اللايقين في القياس في درجة حرارة العينة المقيسة. ويمكن اتباع هذه الطريقة لكل من حوامل عينات الشد الكبيرة والصغيرة (مشابك الشد).

[…]

استُخدمَت القياسات التقليدية بواسطة DSC وDMA وDSC ذي درجة الحرارة المعدَّلة (TMDSC) لدراسة التحولات المرحلية في الأطوار البلورية في ألياف PVDF (فلوريد متعدد الفينيليدين) المغزلية المنصهرة. وقورنَت النتائج بالاستنتاجات التي تم الحصول عليها من انحراف الأشعة السينية عريضة الزاوية. ويمكن استخدام المعلومات المتعلقة بالتحولات المرحلية لضبط محتوى طور β البلوري في الألياف ولتحسين الخواص الكهروضغطية.

مقدمة

الفلوريد متعدد الفينيليدين (PVDF) هو عبارة عن بوليمر فلوري يتمتع بثبات كيميائي ممتاز. ويتميز البوليمر بأنه شبه بلوري وقد يشكِّل أطوارًا بلورية مختلفة (تُسمى أطوار α وβ وγ وδ). وتتمتع جزيئات هذا البوليمر بعزم كبير ثنائي القطب متعامد على سلسلة البوليمر. وينتج عن البنية البلورية خواص كهربية مختلفة تتم الاستفادة منها في العديد من التطبيقات الفنية مثل المحركات والحساسات [1].

وتُصنع رقائق PVDF عن طريق النفخ بالانصهار، في حين تُصنع ألياف PVDF من خلال عمليات الغزل بالانصهار. واعتمادًا على عملية الإنتاج، تحدث حتى أربعة أطوار بلورية مختلفة. وتكون أطوار α وγ وδ غير قطبية. ويُظهر طور β خواص كهروضغطية. ويتشكل هذا الطور بفعل إجهاد الشد الميكانيكي أو في المجالات الكهربية القوية، ويكون مسؤولاً عن الخواص الكهروضغطية والكهروحديدية للمواد.

يمكن توصيف الأطوار وتحولاتها بواسطة كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) والتحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) وانحراف الأشعة السينية عريضة الزاوية (WAXD). وتتم الاستفادة من هذه الطرق للتحقق من تشكيل الأطوار المختلفة، خاصة طور β. ويمكن استخدام النتائج لتحسين عمليتي الإنتاج والإنهاء.

[…]

المراجع

[1] Walter, S. et al.: Characterization of piezoelectric PVDF monofilaments, Materials Technology (2011), 1.