DMA原理与应用

1、耐驰科学仪器商贸上海有限公司耐驰科学仪器商贸上海有限公司 应用实验室应用实验室DMA 基本原理基本原理 E0.000.00.00.000(t )0.00.0(t )t理想弹性理想弹性 理想粘性理想粘性dtdDMA 原理原理 静态作用力下的模量静态作用力下的模量杨氏模量 E = 应力/ 应变= (F/A) / (L/L0)，单位MPaDMA 原理原理动态作用力下的模量动态作用力下的模量0.0 elastic viscoelastic viscosict0.00t动态力学性能动态力学性能复数模量 E* = */ * = E + iE”储存模量 E = |E*| cos损耗模量 E” = |E*|

2、sin损耗因子 tg= E” / EDMA 242C d/03.01振荡器振荡器位移传感器位移传感器推杆推杆样品样品(最大长度 60 mm)样品支架样品支架3 点弯曲点弯曲(单/双悬臂压缩/针入,剪切, 拉伸)冷却设备冷却设备载荷信号载荷信号自动调整自动调整位移信号位移信号步进马达步进马达(调整控制)样品热电偶样品热电偶控制热电偶控制热电偶方形炉体方形炉体(均匀度 +/- 1C)样品位移样品位移载荷载荷 (up to 16 N)DMA 原理原理DMA 原理原理DMA 典型图谱典型图谱玻璃化转变温度（Tg）可取E的外推起始点、E”的峰值温度或tg的峰值温度。DMA 原理原理DMA DMA 测试材

3、料测试材料: :橡胶塑料纤维热固性树脂复合材料涂层材料金属陶瓷DMA 典型应用：典型应用：刚性（E）阻尼特性（E”, tg）蠕变与应力松弛 滞后与内耗玻璃化转变 相转变软化温度 次级松弛固化过程DMA 形变模式形变模式DMA 原理原理三点弯曲三点弯曲模量范围：模量范围：约101105Mpa适用样品：适用样品：高模量，如金属、陶瓷、硬质塑料测试要点：测试要点：需使用静态力DMA 原理原理单双悬臂单双悬臂模量范围：模量范围： 约10-1105Mpa适用样品：适用样品：中高模量，如塑料，橡胶测试要点：测试要点：无需使用静态力。对于橡胶，可在低温下夹紧。拉伸拉伸模量范围：模量范围：约0104Mpa适用

4、样品：适用样品：薄膜，纤维，橡胶条测试要点：测试要点：需使用静态力对于橡胶，可在低温下夹紧DMA 原理原理DMA 原理原理压缩针入压缩针入压缩模式压缩模式模量范围：模量范围：约10-1103Mpa适用样品：适用样品：中低模量，如橡胶，泡沫材料，软质塑料针入模式针入模式模量范围：模量范围：约101104Mpa适用样品：适用样品：中等模量，如塑料，涂层测试要点：测试要点：需使用静态力DMA 原理原理剪切剪切模量范围：模量范围：10-1103Mpa适用样品：适用样品：软质高阻尼样品，如未交联的橡胶，高粘度粘合剂测试要点：测试要点：无需使用静态力须保证两片样品厚度相同DMA 原理原理DMA242C 特

5、殊样品支架特殊样品支架高粘度液体高硬度材料低导热材料浸入容器DMA 测量模式测量模式DMA 原理原理标准模式：标准模式：测量一定温度程序下E、E 、tg等参数随温度时间频率的变化。测试结果中包含数十种可选参数。可进行多频扫描，并计算主曲线、转变活化能等。 E, E”, tgT, t, fDMA 原理原理标准模式测试图谱标准模式测试图谱050100150200温度 /0.00.10.20.30.40.50.6tg02004006008001000E /MPa0102030405060708090E /MPaPU 97 - 多频扫描图测量模式：单悬臂1 PU 97.dm2 1.000 Hz2.00

6、0 Hz5.000 Hz10.000 HzDMA 原理原理活化能计算活化能计算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 - 主转变活化能计算DMA 原理原理主曲线（频率外推）主曲线（频率外推）10-11001011021031041051061071081091010频率 /Hz0100200300400500600700800E /MPaTo =140.0 C1=244.0 C2=1653.5 KPU 97 - 主

7、曲线DMA 原理与测试原理与测试Cole-Cole 图图2004006008001000E - 储存模量 /MPa0.050.100.150.200.250.300.350.400.45tgPU 97 - Cole-Cole 图1 PU 97.dm2 1.000 Hz2.000 Hz5.000 Hz10.000 HzDMA 应用实例应用实例246810 T T T Tg Tf logE(Pa) E012tg tg246810logE(Pa)T012tg 非晶态高聚物非晶态高聚物部分结晶高聚物部分结晶高聚物 (1) Tg TEtg部分结晶高聚物部分结晶高聚物 (2)246810logE(Pa)T

8、012tg tgtgEEtgE T交联高聚物交联高聚物树脂树脂/固化剂体系固化剂体系tg tgtgtgtgT共混高聚物共混高聚物246810 TlogE(Pa) E012tg tg246810 TlogE(Pa)E012tg tg橡胶增韧塑料橡胶增韧塑料热塑性弹性体热塑性弹性体无机填料填充塑料无机填料填充塑料非填充塑料非填充塑料T109E,Pa填 料 含 量 无 低 高tgT复合材料复合材料高刚性复合材料高刚性复合材料:碳纤维增强环氧树脂碳纤维增强环氧树脂 DMA 242C d/03.01在154C的玻璃化转变之前，纤维增强的聚合物显示了接近于铝的刚性。Temperature /Ctan On

9、setSample:EP/CFDeformation mode:3-point bendingHeatin rate: 2 K/minFrequency: 1 Hz作为钢的替代品的轻质金属作为钢的替代品的轻质金属 DMA 242C d/03.01对上图中的金属（钢、钛、铝、镁）使用某种特殊的弯曲型样品支架 (单悬臂/自由推杆支架)，测得了准确的模量值.Time / minStTi AlMgSamples:steel, titanium, aluminium,magnesiumDeformation mode: bendingIsothermal, room temperatureFrequency: 1 Hz玻璃纤维增强玻璃纤维增强 PBT 的各向异性行为的各向异性行为 DMA 242C d/03.01平行于纤维方向平行于纤维方向 (直线): 高刚性, 低阻尼垂直于纤维方向垂直于纤维方向 (点划线): 低刚性, 高阻尼Temperature / Ct