Analyses Thermiques : DMA, TMA et Dilatométrie

Le développement de matériaux avancés nécessite des évaluations précises; les comportements thermiques suivants en font partie : Analyse Mécanique Dynamique (DMA), l’Analyse Thermomécanique (TMA) et la Dilatométrie. Dans nos laboratoires, ces techniques sont utilisées pour les polymères et les matériaux composites.

Analyse Mécanique Dynamique (DMA)

La DMA est une technique où la réponse élastique et visqueuse d’un échantillon sous charge oscillante est surveillée par rapport à la température, au temps ou à la fréquence. Notre machine DMA offre tous les modes de déformation majeurs tels que la flexion (simple cantilever, double cantilever et flexion à 3 points), le cisaillement, la compression et la tension nécessaires pour caractériser les polymères, les élastomères, les mousses, les composites, les films minces et les fibres. La DMA fournit une force oscillatoire ou statique sur une large plage (0,0001 à 18 N) fonctionnant à des fréquences comprises entre environ 0,01 et 200 Hz, ce qui permet de mesurer des propriétés des matériaux. Le système de refroidissement utilisant de l’azote gazeux froid étend la plage de fonctionnement aux températures sous-ambiante tandis que notre machine DMA peut atteindre jusqu’à 600 ˚C.

Les tests mécaniques dynamiques – selon des normes telles que ASTM D4065, D5023, D5024, D5026, D5279, D5418, D7028 et ISO 6721 – soutiennent le développement de produits pour :

• Détermination de la température de transition vitreuse (Tg)
• Analyse du comportement viscoélastique
• Évaluation des processus de durcissement et de la densité de réticulation
• Évaluation des interactions fibre-matrice
• Détermination des modules de stockage, de perte et complexe
• Mesure des propriétés du module dynamique et des propriétés d’amortissement (Delta Tan (δ))
• Analyse du comportement dépendant de la température
• Étude des processus de vulcanisation et de vieillissement

Analyse Thermomécanique (TMA)

La TMA mesure les changements dimensionnels des matériaux dans des conditions contrôlées de force, d’atmosphère, de temps et de température. La TMA mesure les propriétés intrinsèques des matériaux (par exemple, le coefficient de dilatation, la transition vitreuse), ainsi que les paramètres de performance de traitement/produit (par exemple, les points de ramollissement). Notre équipement dispose d’un moteur sans contact, sans frottement, qui fournit des forces de 0,001 à 2 N permettant des mesures sur la plus large plage d’échantillons, des élastomères compressibles souples aux matériaux composites rigides. Son accessoire de refroidissement mécanique fournit un refroidissement contrôlé jusqu’à -70 °C. Selon les méthodes standard (par exemple ASTM E831 et E1824), la TMA est cruciale pour déterminer :

• L’aptitude des matériaux à être utilisés dans des environnements hostiles et à température extrême
• La température de transition vitreuse (Tg) des polymères
• Le coefficient de dilatation thermique
• La stabilité dimensionnelle des pièces à température de fonctionnement et sous charge
• La rétractation des films orientés
• La température de ramollissement des matériaux amorphes et semi-cristallins
• La compatibilité des matériaux qui doivent fonctionner ensemble comme les revêtements/substrats, les couches adjacentes de stratifiés, les joints.

Dilatométrie

Le principe des méthodes de dilatométrie est de mesurer la variation de volume des matériaux en fonction du changement de température. La dilatométrie peut être utilisée pour tester différents matériaux, y compris les céramiques traditionnelles et avancées, les verres, les métaux et les polymères. Pendant l’expérience, le changement dimensionnel linéaire (expansion ou contraction) de l’échantillon est mesuré par un système de détection de déplacement hautement précis. Il existe différentes méthodes adaptées à l’utilisation de la dilatométrie, comme ASTM D696, qui couvre la détermination du coefficient de dilatation thermique linéaire des matériaux plastiques. Cette analyse permet l’optimisation des formes des pièces et des températures de traitement, l’amélioration de la qualité du produit et la réduction des coûts. Notre équipement, en tant que dilatomètre horizontale classique, mesure l’expansion thermique d’un spécimen (0-50 mm) placé horizontalement dans un four en balayant son extrémité avec une tige de poussée. Le DIL 802 est conçu pour des mesures sous vide ou gaz inerte.

Groupe CTT, au cœur de la matière