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【華正檢測】動態(tài)熱分析的新貴—Discovery DMA 850

DMA是Dynamicthermomechanical analysis的縮寫,即動態(tài)熱機械分析。動態(tài)熱機械分析(DMA)測量黏彈性材料的力學(xué)性能與時間、溫度或頻率的關(guān)系。樣品受周期性(正弦)變化的機械應(yīng)力的作用和控制,發(fā)生形變。用于進(jìn)行這種測量的儀器稱為動態(tài)熱機械分析儀(又稱動態(tài)力學(xué)分析儀)DMA。 


一:Discovery DMA 850外觀 

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二:特點及優(yōu)勢

●非接觸式輕質(zhì)電機,可提供 0.1 mN 至 18 N 的連續(xù)力控制,能測量從柔到剛的各種材料;

無摩擦低柔量的空氣軸承,確保優(yōu)異的力控制靈敏度和準(zhǔn)確度;

獨特的光學(xué)編碼器技術(shù),可在 25 mm 的連續(xù)運動范圍內(nèi)提供 0.1 nm 的分辨率,實現(xiàn)最終測試的多功能性;

全新的 DirectStrain? 和智能Auto-Ranging控制,對剛度范圍極寬的樣品在寬頻率范圍進(jìn)行測試并從始至終得到最佳的數(shù)據(jù);

兩種專用的環(huán)境系統(tǒng)可供選擇,從而在最相關(guān)的測試條件下實現(xiàn)準(zhǔn)確的響應(yīng)性控制;

創(chuàng)新“APP”式觸摸屏,讓操作者獲得簡單流暢平順的One-Touch-Away觸摸控制體驗;


三:配置的夾具及應(yīng)用

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四:實際應(yīng)用

動態(tài)熱機械分析 (DMA) 是用于評估材料在各種環(huán)境因素(如溫度、時間或濕度)中的力學(xué)性質(zhì)。對于簡單的彈性材料,最常測量的機械特性是剛度或楊氏模量(E)。然而,對于聚合物和復(fù)合材料等更復(fù)雜的材料,僅憑該值無法準(zhǔn)確描述其力學(xué)性能變化。這些材料表現(xiàn)出既具有彈性特征,又具有黏性(阻尼)特征,因此被描述為黏彈性。

小幅振蕩是測量黏彈特性最常用的測試程序。在這種測試模式下,樣品在給定頻率和振幅下按正弦形式變形(應(yīng)變),同時測量樣品抵抗變形的力(應(yīng)力)*。DMA 850通過測試過程中采集的信息來生成大量重要的材料特性,這些特性描述了整體形變阻力(復(fù)數(shù)模量),以及該阻力的彈性分量(儲能模量)和黏性分量(損耗模量)。

振蕩實驗常與溫度曲線結(jié)合來表征熱轉(zhuǎn)變,如玻璃化轉(zhuǎn)變、熔融、結(jié)晶、固化和老化等。

聚合物材料的 Tg 測定
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg是聚合物材料最常用的技術(shù)參數(shù)。測量Tg的方法多種多樣,但DMA測量Tg的靈敏度遠(yuǎn)高于其他方法。下圖給出了某壓敏膠采用拉伸夾具、1Hz頻率的DMA掃描曲線。Tg可用儲能模量E'的起始溫度點、損耗模量E"的峰溫或tan    δ的峰溫來表征。此外不僅僅是Tg溫度,各種黏彈參數(shù)的絕對值也十分重要。

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薄膜粘接涂層的作用效果
下圖顯示的是三種PET樣品在拉伸夾具中的DMA曲線:均勻的粘接層樣品性能良好;非均勻的粘接層樣品的性能較差;另一個是無粘接涂層樣品。性能好的樣品由于粘接劑引起的tan    δ轉(zhuǎn)變峰的溫度約為40°C;而性能較差的樣品在此區(qū)間只顯示一很小的峰。據(jù)此區(qū)別,可進(jìn)行涂層工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

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頻率對PET模量和玻璃化轉(zhuǎn)變的影響
由于Tg具有動力學(xué)成分,它受形變頻率(速率)的影響較大。隨著測試頻率的提高,分子鏈段的松弛將發(fā)生在更高的溫度,因而Tg隨頻率的增加向高溫方向移動,如下圖所示。此外,在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域中,tan    δ峰的形狀、強度和儲能模量在轉(zhuǎn)變區(qū)的斜率均受到頻率的影響。對于材料的最終使用,了解溫度和頻率對材料的影響是十分重要的。

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印刷線路板的表征
印刷線路板(PCB)一般是由玻璃纖維與熱固性樹脂固化層壓而成。由于PCB中使用的樹脂量很少,因此表征PCB的Tg常常很困難。右圖是一典型的PCB在單懸臂夾具中的溫度掃描。可以非常清晰地鑒別Tg,且表明了進(jìn)一步的固化交聯(lián)對PCB在烘烤前后的Tg和絕對模量都有明顯的影響。  

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五:結(jié)語

隨著Discovery DMA 850的安裝調(diào)試完成,結(jié)合公司原有的DSC、TMA等熱力學(xué)設(shè)備,在產(chǎn)品的研發(fā),結(jié)構(gòu)的分析,品質(zhì)的質(zhì)量把控,產(chǎn)品的失效分析等方面提供了更強的測試能力,更多的測試選擇,更精確的測試結(jié)果,更大的助力。


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