1、1 熱機(jī)械分析,1、零負(fù)荷測定 2、靜態(tài)負(fù)荷測定 3、動態(tài)負(fù)荷測定,熱膨脹法,靜態(tài)熱機(jī)械,動態(tài)熱機(jī)械,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,定義：在程序控溫下，測量物質(zhì)在可忽 略負(fù)荷時尺寸與溫度關(guān)系的技術(shù)。,線熱膨脹法,體熱膨脹法,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,線熱膨脹法：溫度升高1度，試樣某一方向上相對伸長（或收縮）量：,= L /（L0 T） 線膨脹系數(shù)（1/K） L0初始長度 T試驗溫度差,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,= L /（L0 T）,美國：-30-30 日本： 25-80 我國： 0-40,注意：要求測試溫度范圍內(nèi)無相轉(zhuǎn)變,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,體熱膨脹法：溫度

2、升高1度，試樣體積膨脹（或收縮）的相對量：,= V /（V0 T） 體膨脹系數(shù)（1/K） V0初始體積 T試驗溫度差,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,DIL 402 PC熱膨脹儀 德國,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,DIL 402 C熱膨脹儀 德國,1 熱機(jī)械分析,1-1 熱膨脹法,DIL 402 E熱膨脹儀 德國,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,定義：在程序控溫下，測量物質(zhì)在非振動負(fù)荷下的溫度與形變關(guān)系的技術(shù)。,拉伸,壓縮,彎曲,扭轉(zhuǎn),1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,L,T/,Tg,Tf,例1 PMMA 溫度-形變曲線（壓縮）,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,L

3、,T/,例3 PE 線膨脹系數(shù)（壓縮）,HDPE,LDPE,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,L,T/,例4 環(huán)氧樹脂 線膨脹系數(shù)（壓縮）,Tg=128,d L/dt,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,針入度,T/,例5 聚酯/聚酰亞胺（針入度）,Tg1,Tg2,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,溫度,負(fù)荷,壓頭,樣品,介質(zhì),千分表,例6 塑料維卡軟化點(diǎn)測定（針入度）,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,溫度,負(fù)荷,壓頭,樣品,介質(zhì),千分表,例6 塑料熱變形溫度測定（彎曲法）,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,L,T/,例6 溫度-彎曲形變曲線（彎曲法）,PC,HD

4、PE,LDPE,PVC,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,L,T/,例6 溫度-拉伸形變曲線（拉伸法）,硬PVC,LDPE,苯丙共聚,纖維素,1 熱機(jī)械分析,1-2 靜態(tài)熱機(jī)械分析,V,T/,例7 天然橡膠體膨脹曲線（膨脹法）,Tg,Tm,Tg,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-1 基本定義,定義：在程序控溫下，測量物質(zhì)在振動載荷下的動態(tài)模量和（或）力學(xué)損耗與溫度的關(guān)系。 (Dynamic Mechanical Analysis, DMA),2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-2 基本特點(diǎn),特點(diǎn)1：小樣品，寬溫度、頻率范圍。 特點(diǎn)2：表征結(jié)構(gòu)變化-分子運(yùn)動- 性能。 特點(diǎn)3：動態(tài)載荷產(chǎn)品設(shè)計（輪胎）。,玻璃化

5、轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、取向、交聯(lián)、相分離,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,線性粘彈性行為： = 0 sin (t) = 0 sin (t + ) 角頻率 相位差,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,線性粘彈性行為： = 0 sin(t) cos + 0cos (t)sin = 0 sin (t),2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,線性粘彈性行為： = 0 E sin(t) + 0 E cos (t) E = ( 0 / 0 ) COS E = ( 0 / 0 ) sin ,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,E,T

6、an,非晶態(tài)高聚物DMA溫度譜（頻率一定）,次級松弛轉(zhuǎn)變,玻璃化轉(zhuǎn)變,T,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,lgE,Tan,非晶態(tài)高聚物DMA頻率譜（溫度一定）,lg,lgE,E,E,Tan,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-3 基本原理,高聚物 DMA頻率譜（溫度一定）,高聚物 DMA溫度譜（頻率一定）,由于調(diào)節(jié)溫度比調(diào)頻率更容易，因此DMA溫度譜最常用。,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,DMA 242 C動態(tài)熱機(jī)械分析儀,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,F,三點(diǎn)彎曲,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,F,雙懸臂梁,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,F,單懸臂梁,2 動態(tài)熱機(jī)械

7、分析,2-4 分析儀器,F,纖維延伸,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,F,薄膜延伸,2 動態(tài)熱機(jī)械分析,2-4 分析儀器,F,平行板,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-1 玻璃化溫度測定,T,E , Tan.,Tg,玻璃化轉(zhuǎn)變附近:E ,Tan最大,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-1 玻璃化溫度測定,例1 NBR/S,ZnO,DM/C體系,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-1 玻璃化溫度測定,例1 NBR/CoCl2體系,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-2 耐熱性能評價,溫度,負(fù)荷,壓頭,樣品,介質(zhì),千分表,例6 塑料維卡軟化點(diǎn)測定（針入度）,溫度,負(fù)荷,壓頭,樣品,介質(zhì),千分表,例6 塑料熱變形溫

8、度測定（彎曲法）,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-2 耐熱性能評價,特點(diǎn)：熱變形溫度（維卡軟化點(diǎn)）測 定結(jié)果僅適合于同種材料間的相對比較， 不能全面衡量材料的耐熱性能。,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-2 耐熱性能評價,E ,T,硬PVC,尼龍6,T1,T2,0.90GPa,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-3 耐寒性或低溫韌性評價,1、塑料：非晶態(tài)的玻璃態(tài)（TTg).,塑料耐寒性：低溫下可運(yùn)動單元情況。,E,E，Tan,非晶態(tài)高聚物DMA溫度譜（頻率一定）,次級松弛轉(zhuǎn)變,玻璃化轉(zhuǎn)變,T,3-3 耐寒性或低溫韌性評價,3 在高分子材料中的應(yīng)用,塑料耐寒性：低溫下可運(yùn)動單元情況。 在DMA譜圖上低溫?fù)p耗

9、峰位置越低，強(qiáng)度 越強(qiáng)，則塑料的低溫度韌性越好。,3 在高分子材料中的應(yīng)用,ASTM落錘沖擊試驗： 測試樣品多達(dá)30個以上，在-29下調(diào)節(jié) 24小時。（測試結(jié)果重復(fù)性差）,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-4 評價高分子耐環(huán)境能力,T,Log(Tan),干態(tài),50%濕度,100%濕度,a,尼龍66吸水前后性能變化,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-4 評價高分子耐環(huán)境能力,T,Tan,UV-固化硫醇樹脂老化前后DMA,未老化,老化12h,老化24 h,3 在高分子材料中的應(yīng)用,3-4 評價高分子耐環(huán)境能力,環(huán)境因素（光、熱、水、氧等）,結(jié)構(gòu)改變（交聯(lián)、斷鏈、結(jié)晶、化學(xué)基團(tuán)）,DMA分析（Tan-T, E-T),3 在高分子材料中