Die Glasübergangstemperatur (Tg) ist eine nützliche Größe, um die thermischen Eigenschaften eines Epoxidharzsystems zu verstehen. Die Tg ist die Temperatur, bei der Epoxid aus dem Glaszustand (Festzustand) in einen weichen, gummiartigen Zustand übergeht.  Die Tg kann als der Punkt betrachtet werden, an dem durch Exposition gegenüber höheren Temperaturen eine messbare Reduzierung der physikalischen Eigenschaften einsetzt.

Denken Sie daran, dass die Tg-Werte nach einer zweiten Erwärmung genannt werden können. Die zweite Erwärmung ist der Prozess, bei dem das Prüfmuster getestet wird, nachdem es einer anfänglichen ersten Erwärmung unterzogen wurde, die zu einer erhöhten Temperatur von 200 °C des nachgehärteten Prüfmusters führte.  Der Tg-Wert der zweiten Erwärmung ist nicht für Ihr Prüfmuster repräsentativ, es sei denn, Sie haben das 200 °C Aushärtungsschema beachtet, das für den ersten Tg-Test verwendet wurde.

HDT (Wärmeverformungstemperatur) des Laminats

Die HDT des Laminats ist die Temperatur, bei der sich ein typisches 3,2 mm dickes Epoxid/Glasfaserlaminat unter konstanter Last bei den gleichen Testparametern wie oben verformt. Die HDT eines Laminats ist sehr viel höher als Reinharz, so dass sich dieses selbst bei Höchsttemperatur mit 300 °C während des Tests nicht verformt.

Wärmeformbeständigkeitstemperatur

Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) ist die Temperatur, bei der sich das Epoxid unter konstanter Last verformt.

Eine Probe wird in Öl mit sorgfältig kalibrierter Temperatur gelegt und in der Mitte einer Biegebeanspruchung von 1,82 MPa unterzogen. Die Öltemperatur wird dann allmählich erhöht, bis sich der Stab in der Mitte um 0,25 mm verbiegt. Diese Temperatur wird als Wärmeformbeständigkeitstemperatur bezeichnet.

Tg DMA Onset Speichermodul und Tan Delta Peak

Die Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) bestimmt die Tg anhand einer mechanischen Methode. Das Prüfmuster wird in eine Dreipunkt-Biegevorrichtung gesetzt und einer zyklischen Last unterzogen. Die Temperatur des Prüfmusters wird erhöht und die Änderung der Durchbiegung gemessen. Mit steigender Temperatur während des Tests ändert sich die Reaktion des Prüfmusters. Die Reaktion des Prüfmusters wird mit drei unterschiedlichen Graphen ausgedruckt, die aufzeichnen, wie die Biegekraft auf das Prüfmuster übertragen wird: Speichermodul, Verlustmodul und Tan Delta.

Speichermodul

Dies ist die elastische Reaktion. Der wiedergewonnene Teil der Energie, die ursprünglich auf das Prüfmuster übertragen wurde.

Verlustmodul

Dies ist die Energie, die vom Prüfmuster aufgrund von Reibung und interner Bewegung absorbiert wurde.

Verlustfaktor Tan Delta

Dies ist das Verhältnis zwischen Verlustmodul und Speichermodul  – das Dämpfungsverhalten des Prüfmusters.

Liegt der Wert von Epoxid unter seinem Tg, ist das Speichermodul hoch und das Verlustmodul niedrig. Aufgrund seiner Steifheit gibt das Prüfmuster ausreichend Energie ab und absorbiert keine Energie. Je mehr sich das Prüfmuster seiner Tg nähert, desto mehr nimmt das Speichermodul ab. Die Energie wird jetzt vom Prüfmuster absorbiert und lässt das Verlustmodul ansteigen.

Tg onset Storage Modulus

Dies ist ein konservativer Wert, der den gemessenen Steifheitsverlust angibt.

Tg Tan Delta Peak

Dies ist der höchste gemessene Tg-Wert.

Tg DSC onset – First Heat

Während die DMA die thermischen Eigenschaften eines Prüfmusters mit mechanischen Mitteln misst, misst das Differential-Scanning-Kalorimeter (DSC) den Wärmefluss in das Prüfmuster und aus dem Prüfmuster, um seine Tg zu ermitteln. Dieser Test wird durchgeführt, indem ein vollständig ausgehärtetes Prüfmuster in eine kleine Schale im DSC gelegt und in einer Rate von 10 °C pro Minute auf 200 °C erwärmt wird. Der Wärmefluss in das Prüfmuster wird gemessen und mit einer leeren Referenzschale verglichen. Die Differenz des Wärmeflusses wird gemessen und ausgedruckt. Eine Biegung in der aufgezeichneten Kurve erfolgt bei Tg; der Anfang wird am Beginn dieser Biegung gemessen.

Tg DSC ultimate

Ultimate Tg ist der höchste Tg-Wert, der für ein bestimmtes Epoxidsystem erreicht werden kann. Um diese Temperaturbeständigkeit bei einer Anwendung zu erreichen, muss das Epoxid bei einer zuvor festgelegten erhöhten Temperatur über eine bestimmte Zeit nachgehärtet (getempert) werden.