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動態熱機械分析在玻璃化轉變溫度測定、研究高分子材料性能方面的應用的

更新時間:2020-09-09      點擊次數:4122
DMA是Dynamic thermomechanical analysis的縮寫,即動態熱機械分析。使樣品處于程序控制的溫度下,并施加單頻或多頻的振蕩力,研究樣品的機械行為,測定其儲能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度、時間與力的頻率的函數關系。廣泛應用于熱塑性與熱固性塑料、橡膠、涂料、金屬與合金、無機材料、復合材料等領域。本文將介紹DMA在玻璃化轉變溫度測定、研究高分子材料的低溫性能、耐熱性、阻尼性能和材料相容性等方面的廣泛應用:

1、玻璃化轉變溫度(Tg)
DMA測試玻璃化轉變溫度(Tg),測試原理是基于高分子材料在玻璃化轉變過程中,機械性能(儲能模量等)會發生急劇變化,通常會產生多個數量級的變化,所以可以很敏感地測量到材料的玻璃化轉變過程。相對于DSC、TMA等Tg測試方法,具有靈敏度高、更接近材料真實應用場景等優點。DMA尤其適合高填料填充量材料、高交聯熱固性材料、玻璃化轉變過程中存在與其他效應(如松弛)重疊等很難用DSC、TMA測試的樣品。

2、阻尼性能
用作減震、隔音、緩沖使用的高分子材料,將固體機械振動能轉變為熱能而耗散,這類材料通常稱為阻尼材料。由于其應用的特殊性,要求材料具備較大的力學損耗。DMA測試可以直接得到材料的力學損耗隨溫度或頻率或時間的變化曲線,通過對比分析高分子材料在特定條件下阻尼性能的差異,對阻尼材料的研究、選擇和改進有著非常重要的指導意義。
 
3、相容性
為了改善高分子材料的綜合性能,通常會采用共混改性的方法。一般來講,2種以上材料組成的共混物,視其共混的相容性程度、可能會形成均相或者多相結構。通過DMA測試所得的曲線,可以非常顯著地表征材料的相容性,如圖2所示,是一種典型的多相結構,若2種組分不*相容時,共混物則會形成兩相,DMA損耗因子曲線中將出現多個損耗峰。研究共混物的相容性,可以驗證高分子共混改性效果、材料加工工藝對于性能的影響、分析因相容性而引起的失效等。

除了以上所列的這些應用以外,DMA還可以完成評價高分子材料的軟化溫度、粘彈行為(應力松弛、蠕變)、老化行為、次級轉變、耐寒性、耐熱性、結晶等性能。通過對DMA數據的深度分析,還可以指導產品設計和材料使用、材料優選及優化、產品缺陷評價(失效分析)、可預測高分子使用壽命等。


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