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时间:2019年01月28日 阅读:人

日常工作中,你是否有这样的疑问:


如何研究材料的阻尼性能?

如何研究复合材料高温下机械性能?

如何研究橡胶材料在低温下的弹性性能?

如何研究热固性树脂的固化过程及其工艺参数等?


动态热机械分析是目前研究高分子分子链运动—结构变化—性能的一种有效手段。


动态热机械分析(DMA, Dynamic thermomechanical analysis)是在程序控制的温度环境下,对材料施加一个振荡应力或应变作用下,测试样品机械性能随温度(时间或频率)的变化规律。在DMA测试过程中,随温度、频率等的改变,高分子材料机械性能如储能模量、损耗模量和损耗因子等也会相应发生变化,在谱图上显示为一系列的阶梯或峰,每一个阶梯或峰都表示材料内部的一个分子运动或链段松弛过程。DMA在玻璃化转变温度测定、研究高分子材料的低温性能、耐热性、阻尼性能和材料相容性等方面都有广泛应用。


玻璃化转变温度(Tg)

DMA测试玻璃化转变温度(Tg),测试原理是基于高分子材料在玻璃化转变过程中,机械性能(储能模量等)会发生急剧变化,通常会产生多个数量级的变化,所以可以很敏感地测量到材料的玻璃化转变过程。相对于DSC、TMA等Tg测试方法,具有灵敏度高、更接近材料真实应用场景等优点。DMA尤其适合高填料填充量材料、高交联热固性材料、玻璃化转变过程中存在与其他效应(如松弛)重叠等很难用DSC、TMA测试的样品,如图1所示。DSC测试中很难测试出玻璃化转变,而DMA则能显著表征出。

 

 

 



阻尼性能

用作减震、隔音、缓冲使用的高分子材料,将固体机械振动能转变为热能而耗散,这类材料通常称为阻尼材料。由于其应用的特殊性,要求材料具备较大的力学损耗。DMA测试可以直接得到材料的力学损耗随温度或频率或时间的变化曲线,通过对比分析高分子材料在特定条件下阻尼性能的差异,对阻尼材料的研究、选择和改进有着非常重要的指导意义。

相容性

为了改善高分子材料的综合性能,通常会采用共混改性的方法。一般来讲,2种以上材料组成的共混物,视其共混的相容性程度、可能会形成均相或者多相结构。通过DMA测试所得的曲线,可以非常显著地表征材料的相容性,如图2所示,是一种典型的多相结构,若2种组分不完全相容时,共混物则会形成两相,DMA损耗因子曲线中将出现多个损耗峰。研究共混物的相容性,可以验证高分子共混改性效果、材料加工工艺对于性能的影响、分析因相容性而引起的失效等。

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