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)用實驗室應(yīng)用實驗室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 原理原理動態(tài)作用力下的模量動態(tài)作用力下的模量0.0 elastic viscoelastic viscosict0.00t動態(tài)力學(xué)性能動態(tài)力學(xué)性能復(fù)數(shù)模量 E* = */ * = E + iE”儲存模量 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(最大長度 60 mm)樣品支架樣品支架3 點彎曲點彎曲(單/雙懸臂壓縮/針入,剪切, 拉伸)冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備載荷信號載荷信號自動調(diào)整自動調(diào)整位移信號位移信號步進馬達(dá)步進馬達(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、E”的峰值溫度或tg的峰值溫度。DMA 原理原理DMA DMA 測試材

3、料測試材料: :橡膠塑料纖維熱固性樹脂復(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 次級松弛固化過程DMA 形變模式形變模式DMA 原理原理三點彎曲三點彎曲模量范圍：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)塑料測試要點：測試要點：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，橡膠測試要點：測試要點：無需使用靜態(tài)力。對于橡膠，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，橡膠條測試要點：測試要點：需使用靜態(tài)力對于橡膠，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，涂層測試要點：測試要點：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，高粘度粘合劑測試要點：測試要點：無需使用靜態(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 測量模式測量模式DMA 原理原理標(biāo)準(zhǔn)模式：標(biāo)準(zhǔn)模式：測量一定溫度程序下E、E 、tg等參數(shù)隨溫度時間頻率的變化。測試結(jié)果中包含數(shù)十種可選參數(shù)。可進行多頻掃描，并計算主曲線、轉(zhuǎn)變活化能等。 E, E”, tgT, t, fDMA 原理原理標(biāo)準(zhǔn)模式測試圖譜標(biāo)準(zhǔn)模式測試圖譜050100150200溫度 /0.00.10.20.30.40.50.6tg02004006008001000E /MPa0102030405060708090E /MPaPU 97 - 多頻掃描圖測量模式：單懸臂1 PU 97.dm2 1.000 Hz2.00

6、0 Hz5.000 Hz10.000 HzDMA 原理原理活化能計算活化能計算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)變活化能計算DMA 原理原理主曲線（頻率外推）主曲線（頻率外推）10-11001011021031041051061071081091010頻率 /Hz0100200300400500600700800E /MPaTo =140.0 C1=244.0 C2=1653.5 KPU 97 - 主

7、曲線DMA 原理與測試原理與測試Cole-Cole 圖圖2004006008001000E - 儲存模量 /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)用實例應(yīng)用實例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)高聚物樹脂樹脂/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機填料填充塑料無機填料填充塑料非填充塑料非填充塑料T109E,Pa填 料 含 量 無 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:碳纖維增強環(huán)氧樹脂碳纖維增強環(huán)氧樹脂 DMA 242C d/03.01在154C的玻璃化轉(zhuǎn)變之前，纖維增強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玻璃纖維增強玻璃纖維增強 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): 高剛性, 低阻尼垂直于纖維方向垂直于纖維方向 (點劃線): 低剛性, 高阻尼Temperature / Ct