DMA原理與應(yīng)用

1、耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)上海有限公司耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)上海有限公司 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室DMA 基本原理基本原理 E0.000.00.00.000(t )0.00.0(t )t理想彈性理想彈性 理想粘性理想粘性dtdDMA 原理原理 靜態(tài)作用力下的模量靜態(tài)作用力下的模量楊氏模量 E = 應(yīng)力/ 應(yīng)變= (F/A) / (L/L0)，單位MPaDMA 原理原理動(dòng)態(tài)作用力下的模量動(dòng)態(tài)作用力下的模量0.0 elastic viscoelastic viscosict0.00t動(dòng)態(tài)力學(xué)性能動(dòng)態(tài)力學(xué)性能復(fù)數(shù)模量 E* = */ * = E + iE”儲(chǔ)存模量 E = |E*| cos損耗模量 E” = |E*|

2、sin損耗因子 tg= E” / EDMA 242C d/03.01振蕩器振蕩器位移傳感器位移傳感器推桿推桿樣品樣品(最大長(zhǎng)度 60 mm)樣品支架樣品支架3 點(diǎn)彎曲點(diǎn)彎曲(單/雙懸臂壓縮/針入,剪切, 拉伸)冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備載荷信號(hào)載荷信號(hào)自動(dòng)調(diào)整自動(dòng)調(diào)整位移信號(hào)位移信號(hào)步進(jìn)馬達(dá)步進(jìn)馬達(dá)(調(diào)整控制)樣品熱電偶樣品熱電偶控制熱電偶控制熱電偶方形爐體方形爐體(均勻度 +/- 1C)樣品位移樣品位移載荷載荷 (up to 16 N)DMA 原理原理DMA 原理原理DMA 典型圖譜典型圖譜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）可取E的外推起始點(diǎn)、E”的峰值溫度或tg的峰值溫度。DMA 原理原理DMA DMA 測(cè)試材

3、料測(cè)試材料: :橡膠塑料纖維熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料涂層材料金屬陶瓷DMA 典型應(yīng)用：典型應(yīng)用：剛性（E）阻尼特性（E”, tg）蠕變與應(yīng)力松弛 滯后與內(nèi)耗玻璃化轉(zhuǎn)變 相轉(zhuǎn)變軟化溫度 次級(jí)松弛固化過(guò)程DMA 形變模式形變模式DMA 原理原理三點(diǎn)彎曲三點(diǎn)彎曲模量范圍：模量范圍：約101105Mpa適用樣品：適用樣品：高模量，如金屬、陶瓷、硬質(zhì)塑料測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試要點(diǎn)：需使用靜態(tài)力DMA 原理原理單雙懸臂單雙懸臂模量范圍：模量范圍： 約10-1105Mpa適用樣品：適用樣品：中高模量，如塑料，橡膠測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試要點(diǎn)：無(wú)需使用靜態(tài)力。對(duì)于橡膠，可在低溫下夾緊。拉伸拉伸模量范圍：模量范圍：約0104Mpa適用

4、樣品：適用樣品：薄膜，纖維，橡膠條測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試要點(diǎn)：需使用靜態(tài)力對(duì)于橡膠，可在低溫下夾緊DMA 原理原理DMA 原理原理壓縮針入壓縮針入壓縮模式壓縮模式模量范圍：模量范圍：約10-1103Mpa適用樣品：適用樣品：中低模量，如橡膠，泡沫材料，軟質(zhì)塑料針入模式針入模式模量范圍：模量范圍：約101104Mpa適用樣品：適用樣品：中等模量，如塑料，涂層測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試要點(diǎn)：需使用靜態(tài)力DMA 原理原理剪切剪切模量范圍：模量范圍：10-1103Mpa適用樣品：適用樣品：軟質(zhì)高阻尼樣品，如未交聯(lián)的橡膠，高粘度粘合劑測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試要點(diǎn)：無(wú)需使用靜態(tài)力須保證兩片樣品厚度相同DMA 原理原理DMA242C 特

5、殊樣品支架特殊樣品支架高粘度液體高硬度材料低導(dǎo)熱材料浸入容器DMA 測(cè)量模式測(cè)量模式DMA 原理原理標(biāo)準(zhǔn)模式：標(biāo)準(zhǔn)模式：測(cè)量一定溫度程序下E、E 、tg等參數(shù)隨溫度時(shí)間頻率的變化。測(cè)試結(jié)果中包含數(shù)十種可選參數(shù)?？蛇M(jìn)行多頻掃描，并計(jì)算主曲線(xiàn)、轉(zhuǎn)變活化能等。 E, E”, tgT, t, fDMA 原理原理標(biāo)準(zhǔn)模式測(cè)試圖譜標(biāo)準(zhǔn)模式測(cè)試圖譜050100150200溫度 /0.00.10.20.30.40.50.6tg02004006008001000E /MPa0102030405060708090E /MPaPU 97 - 多頻掃描圖測(cè)量模式：?jiǎn)螒冶? PU 97.dm2 1.000 Hz2.00

6、0 Hz5.000 Hz10.000 HzDMA 原理原理活化能計(jì)算活化能計(jì)算2.4602.4652.4702.4752.4802.4852.4901000/T /(1/K)10023456789101101Freq.活化能 = 558.030 kJ/mol (92.9 - 162.3)PU 97 - 主轉(zhuǎn)變活化能計(jì)算DMA 原理原理主曲線(xiàn)（頻率外推）主曲線(xiàn)（頻率外推）10-11001011021031041051061071081091010頻率 /Hz0100200300400500600700800E /MPaTo =140.0 C1=244.0 C2=1653.5 KPU 97 - 主

7、曲線(xiàn)DMA 原理與測(cè)試原理與測(cè)試Cole-Cole 圖圖2004006008001000E - 儲(chǔ)存模量 /MPa0.050.100.150.200.250.300.350.400.45tgPU 97 - Cole-Cole 圖1 PU 97.dm2 1.000 Hz2.000 Hz5.000 Hz10.000 HzDMA 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例246810 T T T Tg Tf logE(Pa) E012tg tg246810logE(Pa)T012tg 非晶態(tài)高聚物非晶態(tài)高聚物部分結(jié)晶高聚物部分結(jié)晶高聚物 (1) Tg TEtg部分結(jié)晶高聚物部分結(jié)晶高聚物 (2)246810logE(Pa)T

8、012tg tgtgEEtgE T交聯(lián)高聚物交聯(lián)高聚物樹(shù)脂樹(shù)脂/固化劑體系固化劑體系tg tgtgtgtgT共混高聚物共混高聚物246810 TlogE(Pa) E012tg tg246810 TlogE(Pa)E012tg tg橡膠增韌塑料橡膠增韌塑料熱塑性彈性體熱塑性彈性體無(wú)機(jī)填料填充塑料無(wú)機(jī)填料填充塑料非填充塑料非填充塑料T109E,Pa填 料 含 量 無(wú) 低 高tgT復(fù)合材料復(fù)合材料高剛性復(fù)合材料高剛性復(fù)合材料:碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂 DMA 242C d/03.01在154C的玻璃化轉(zhuǎn)變之前，纖維增強(qiáng)的聚合物顯示了接近于鋁的剛性。Temperature /Ctan On

9、setSample:EP/CFDeformation mode:3-point bendingHeatin rate: 2 K/minFrequency: 1 Hz作為鋼的替代品的輕質(zhì)金屬作為鋼的替代品的輕質(zhì)金屬 DMA 242C d/03.01對(duì)上圖中的金屬（鋼、鈦、鋁、鎂）使用某種特殊的彎曲型樣品支架 (單懸臂/自由推桿支架)，測(cè)得了準(zhǔn)確的模量值.Time / minStTi AlMgSamples:steel, titanium, aluminium,magnesiumDeformation mode: bendingIsothermal, room temperatureFrequency: 1 Hz玻璃纖維增強(qiáng)玻璃纖維增強(qiáng) PBT 的各向異性行為的各向異性行為 DMA 242C d/03.01平行于纖維方向平行于纖維方向 (直線(xiàn)): 高剛性, 低阻尼垂直于纖維方向垂直于纖維方向 (點(diǎn)劃線(xiàn)): 低剛性, 高阻尼Temperature / Ct