DMA7100動態機械分析儀是一種非常重要的材料性能測試設備,其工作原理基于不同力學形態下彈性模量的變化。在測試過程中,樣品會按照預設程序進行升溫或降溫,同時受到周期性振蕩力的作用。通過測量樣品在應力或應變下的形變響應,可以計算出材料的彈性模量、損耗模量和損耗角正切等參數。此外,DMA還可以檢測材料的特定特征點,如玻璃化轉變溫度(Tg),這是評估材料熱性能的重要指標。
1、玻璃化轉變溫度(Tg)的精確測定
應用說明:DMA是測定聚合物玻璃化轉變溫度z靈敏的方法之一。當材料從玻璃態轉變為高彈態時,其儲能模量(E')顯著下降,而損耗因子(tanδ)出現峰值,該峰對應的溫度即為Tg。
優勢:相比DSC,DMA對微弱的轉變更敏感,尤其適用于填充材料、復合材料或轉變不明顯的體系。
2、二級轉變與分子運動研究
應用說明:DMA可檢測材料中更細微的分子鏈段運動,如側基運動、局部松弛等,這些通常表現為tanδ曲線上低于主Tg的小峰。
意義:有助于理解材料的韌性、低溫性能和抗沖擊性。
3、材料結構與形態分析
應用說明:通過模量變化可判斷材料的結晶度、交聯密度、共混相容性等。
示例:
交聯聚合物的E'在高溫下仍保持較高值;
不相容共混物可能出現多個Tg峰;
結晶度高的材料模量更高。
4、頻率與時間依賴性行為研究(粘彈性)
應用說明:通過頻率掃描實驗,研究材料在不同加載速率下的響應,模擬實際使用中的動態載荷條件。
應用領域:輪胎橡膠、減震材料、阻尼材料的設計與優化。
5、材料老化與耐久性評估
應用說明:通過對比新舊樣品的DMA曲線,可評估材料在熱、光、濕等環境因素下的老化程度。
指標:Tg偏移、模量下降、tanδ峰形變化等均可反映老化行為。
6、固化過程監測
應用說明:在恒溫條件下進行時間掃描,可實時監測熱固性樹脂(如環氧、不飽和聚酯)的固化過程。
參數:E'隨時間上升,tanδ峰出現并移動,可判斷凝膠點、固化程度和交聯密度。
7、復合材料與多層結構分析
應用說明:用于評估纖維增強復合材料的界面結合、層間剪切強度及各組分的協同行為。
模式:常用三點彎曲或剪切模式。
8、橡膠與彈性體的非線性特性表征
應用說明:研究應變幅度對模量和阻尼的影響(Payne效應),評估填料分散性和網絡結構。
9、疲勞與蠕變/應力松弛測試
應用說明:部分高級DMA儀器可進行受控應力/應變下的疲勞壽命預測,或測量材料在恒定載荷下的形變隨時間的變化(蠕變)或應力衰減(應力松弛)。
10、材料篩選與質量控制
應用說明:在工業生產中用于批次間一致性檢測、原材料驗收及產品性能驗證。