dma在高分子分析的優(yōu)點(diǎn)

　　動(dòng)態(tài)力學(xué)分析DMA

　　屬于動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析技術(shù)的- -種，是在程序控制溫度下，測量物資在振動(dòng)負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)模量或力學(xué)損耗與溫度關(guān)系的技術(shù)。DMA 是測定高分子材料的各種轉(zhuǎn)變，評價(jià)材料的耐熱性、耐寒性、相容性、減震阻尼效率及加工工藝性能等的- 一種簡便的方法，并為研究高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提供信息。由f 高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、取向。交聯(lián)、相分離等結(jié)構(gòu)變化都與分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化密切相關(guān)，而分子運(yùn)動(dòng)的變化又能在動(dòng)態(tài)力學(xué)性能上靈敏的反映。因此動(dòng)態(tài)力學(xué)分析是研究高分子結(jié)構(gòu)變化- 分予運(yùn)動(dòng)- 性能的一種有效手段。對于研究高分子材料科學(xué)與材料I 程方面有著重要的指導(dǎo)意義。

　　1、DMA的原理

　　研究高分子動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的儀器很多常用的有4種類型： 自由振動(dòng)、強(qiáng)迫共振、強(qiáng)迫非共振、聲波傳播。4種測量方法適用的頻率是不同的，如圖1所示。其中最常用的是強(qiáng)迫非共振法。采用強(qiáng)迫非共報(bào)法的儀器有DDV 型拉一拉粘彈譜儀。美國的Perkin- Elmer DM A- 7 等。

　　眾所周知，高分子具有粘彈性。在適當(dāng)?shù)臈l件下，會(huì)發(fā)生滯后現(xiàn)象，當(dāng)施加交變應(yīng)力，應(yīng)變會(huì)滯后個(gè)相位角。這種滯后與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。更是與外界條件的作用有關(guān)。

　　當(dāng)應(yīng)變?yōu)槿誆t）=EsinW時(shí)，由于應(yīng)力比應(yīng)變領(lǐng)先一一個(gè)相位角A故

　　E’是儲能模量。與試樣在每周期中貯存的最大彈性成正比，反映材料粘彈性中的彈性成分表征材料的剛度：E”“是損耗模量，與試樣4 每周期中以熱的形式消耗的能量成正比，反映材料粘彈性中的粘性成分，表征材料的阻尼。材料的阻尼也稱力學(xué)內(nèi)耗（Dampingofmateril5）用tan8表示等于材料的損耗模最E”與貯能模量E之比。由動(dòng)態(tài)力學(xué)儀DMA 可測出相位角tan8.指耗模量E與貯能模量E隨溫度、頻率或時(shí)間變化的曲線。高聚物是典型的粘彈性材料，它的力學(xué)性能除受本身的結(jié)構(gòu)影響外，更受外力大小及作用時(shí)間或頻率、溫度影響。通過測出高分子材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能隨溫度、時(shí)間、頻率的變化，不僅可研究高聚物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變和次級松弛轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、交聯(lián)、取向、共聚高聚物的相容性等理論問題，還可研究實(shí)際的工程問題，如材料的陽尼能力、耐環(huán)境能力和老化性能、熱固性樹脂的固化過程及其工藝參數(shù)等。因此，DMA 是一種研究聚合物分子鏈、結(jié)構(gòu)與性能及其關(guān)系的重要手段，從中可獲得有關(guān)高聚物材料的結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)及其轉(zhuǎn)變等的重要信息。

　　2、研究高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變

　　眾所周知高分子具有粘彈性，在適當(dāng)?shù)臏囟群屯饬ψ饔脳l件下，會(huì)發(fā)生滯后現(xiàn)象，即內(nèi)耗。這種滯后與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，更是與外界條件的作用有關(guān)。在玻璃化溫度以下。由于溫度還不足以使大的運(yùn)動(dòng)單元- 鏈段運(yùn)動(dòng)只發(fā)生鍵角、鍵長改變引起的小形變，形變可以跟得上外力的變化，屬于彈性形變，因此內(nèi)耗很小材料表現(xiàn)出完全彈性性質(zhì)，存儲視 量 E“大 為 107 -10 MPa.tan 8 小，力學(xué)狀態(tài)為破璃態(tài)：在玻璃化溫度附近。外力以適中的頻率作用F.高分了鏈段可以運(yùn)動(dòng)，但又不大跟得上外力的受化，形變落后于應(yīng)力一一個(gè)相位角各。出現(xiàn)比較明顯的內(nèi)耗阻尼t(yī)an6達(dá)到峰值時(shí)的溫度即為玻璃化溫度，比實(shí)際的玻璃化溫度要高20- 30C.在高彈態(tài)時(shí)，，溫度高到使大的運(yùn)動(dòng)單元一鏈段能自由的運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏈段的運(yùn)動(dòng)可以跟得上外力的變化內(nèi)耗也小隨著溫度進(jìn)一一步開高，到達(dá)粘彈態(tài)下時(shí)。整個(gè)大分子都能運(yùn)動(dòng)彈性視量E迅速下降，發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的永久形變，曲線上急則上升隨后基本保持平臺，完全跟不上外力的變化因此內(nèi)耗變大。T 是高彈態(tài)與粘流態(tài)轉(zhuǎn)變溫度也是高分子材料的重要特征溫度。此時(shí)阻尼增加，模最再次表現(xiàn)出迅速的下降，

　　T8度量高聚物鏈段開始運(yùn)動(dòng)的特征溫度，也是聚合物性能的重嬰?yún)?shù)。T。是塑料的最高使用溫度，是橡股的最低使用溫度。材料的T8.與溫度，頻率、升溫速率有著密切的關(guān)系。從玻璃化轉(zhuǎn)變峰的高度和寬度可以看出高分了材料的松他特性。如果T8，峰高，說明鏈段松覺轉(zhuǎn)變閑難需要更大的能量T8峰寬，反映了鏈段運(yùn)動(dòng)的分散性大說明鏈段松弛過程，鏈段松弛與不同組分的相互作用。界面及相容性有關(guān)。

　　3、研究高聚物玻璃化溫度以下的次級松弛運(yùn)動(dòng)和低溫性能

　　采用DSC或DTA.觀察不到高分子的次級轉(zhuǎn)變，而采用DMA.尤其是頻率掃搞模式即在恒溫，恒成力下測動(dòng)態(tài)模最和報(bào)耗隨類率的變化曲線，可相當(dāng)明顯的觀察到這種現(xiàn)象。

　　根據(jù)高分子時(shí)溫等效原理延長作用力時(shí)何或減小領(lǐng)事和升高溫度可以觀察到同樣的高分子松池運(yùn)動(dòng)。對大多數(shù)高聚物而言，輛率提商10倍時(shí)。相應(yīng)的玻璃化溫度將提高7--10C 。即1頻率變化1000倍才相當(dāng)于溫度位移20C左右，因面可觀察到較不明顯的次級松弛轉(zhuǎn)變。一般的做法是先做溫度掃描實(shí)驗(yàn)，若從溫度請上觀察到可能在某溫度下出現(xiàn)不明顯的次級轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，即可選定在此溫度下但溫度頻率掃描實(shí)驗(yàn)，往往就有可能出現(xiàn)明最的次級轉(zhuǎn)變。在實(shí)際應(yīng)用中，動(dòng)態(tài)力學(xué)性能類事依賴性的測最是很重要的，例如選擇減能期尼材料，就必須全面了解它的損耗因子隨溫度及頻率的變化。才能選出符合要求的減震材科。