(來源:“SGS限用物質測試服務”←關注它)
日常工作中,你是否有這樣的疑問:
?
如何研究材料的阻尼性能?
如何研究復合材料高溫下機械性能?
如何研究橡膠材料在低溫下的彈性性能?
如何研究熱固性樹脂的固化過程及其工藝參數等?
動態熱機械分析是目前研究高分子分子鏈運動—結構變化—性能的一種有效手段。
?
動態熱機械分析(DMA, Dynamic thermomechanical analysis)是在程序控制的溫度環境下,對材料施加一個振蕩應力或應變作用下,測試樣品機械性能隨溫度(時間或頻率)的變化規律。在DMA測試過程中,隨溫度、頻率等的改變,高分子材料機械性能如儲能模量、損耗模量和損耗因子等也會相應發生變化,在譜圖上顯示為一系列的階梯或峰,每一個階梯或峰都表示材料內部的一個分子運動或鏈段松弛過程。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都有廣泛應用。
?

?
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,如圖1所示。DSC測試中很難測試出玻璃化轉變,而DMA則能顯著表征出。
?
圖1 DSC(上)和DMA(下)測試玻璃化轉變溫度對比

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。
?

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種組分不完全相容時,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。
?
圖2 相容性不良樣品之DMA曲線
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。
原創文章,作者:菜菜歐尼醬,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/11/13/60e9f38dbc/