DMA7100动态机械分析仪是一种非常重要的材料性能测试设备,其工作原理基于不同力学形态下弹性模量的变化。在测试过程中,样品会按照预设程序进行升温或降温,同时受到周期性振荡力的作用。通过测量样品在应力或应变下的形变响应,可以计算出材料的弹性模量、损耗模量和损耗角正切等参数。此外,DMA还可以检测材料的特定特征点,如玻璃化转变温度(Tg),这是评估材料热性能的重要指标。
1、玻璃化转变温度(Tg)的精确测定
应用说明:DMA是测定聚合物玻璃化转变温度z灵敏的方法之一。当材料从玻璃态转变为高弹态时,其储能模量(E')显著下降,而损耗因子(tanδ)出现峰值,该峰对应的温度即为Tg。
优势:相比DSC,DMA对微弱的转变更敏感,尤其适用于填充材料、复合材料或转变不明显的体系。
2、二级转变与分子运动研究
应用说明:DMA可检测材料中更细微的分子链段运动,如侧基运动、局部松弛等,这些通常表现为tanδ曲线上低于主Tg的小峰。
意义:有助于理解材料的韧性、低温性能和抗冲击性。
3、材料结构与形态分析
应用说明:通过模量变化可判断材料的结晶度、交联密度、共混相容性等。
示例:
交联聚合物的E'在高温下仍保持较高值;
不相容共混物可能出现多个Tg峰;
结晶度高的材料模量更高。
4、频率与时间依赖性行为研究(粘弹性)
应用说明:通过频率扫描实验,研究材料在不同加载速率下的响应,模拟实际使用中的动态载荷条件。
应用领域:轮胎橡胶、减震材料、阻尼材料的设计与优化。
5、材料老化与耐久性评估
应用说明:通过对比新旧样品的DMA曲线,可评估材料在热、光、湿等环境因素下的老化程度。
指标:Tg偏移、模量下降、tanδ峰形变化等均可反映老化行为。
6、固化过程监测
应用说明:在恒温条件下进行时间扫描,可实时监测热固性树脂(如环氧、不饱和聚酯)的固化过程。
参数:E'随时间上升,tanδ峰出现并移动,可判断凝胶点、固化程度和交联密度。
7、复合材料与多层结构分析
应用说明:用于评估纤维增强复合材料的界面结合、层间剪切强度及各组分的协同行为。
模式:常用三点弯曲或剪切模式。
8、橡胶与弹性体的非线性特性表征
应用说明:研究应变幅度对模量和阻尼的影响(Payne效应),评估填料分散性和网络结构。
9、疲劳与蠕变/应力松弛测试
应用说明:部分高级DMA仪器可进行受控应力/应变下的疲劳寿命预测,或测量材料在恒定载荷下的形变随时间的变化(蠕变)或应力衰减(应力松弛)。
10、材料筛选与质量控制
应用说明:在工业生产中用于批次间一致性检测、原材料验收及产品性能验证。