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1、1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法定义(dngy)：在程序控温下，测量物质在可忽 略负荷时尺寸与温度关系的技术。线热膨胀法体热膨胀法第1页/共53页第一页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法线热膨胀法：温度升高1度，试样某一方向(fngxing)上相对伸长（或收缩）量： = L /（L0 T） 线膨胀系数（1/K） L0初始(ch sh)长度 T试验温度差第2页/共53页第二页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法 = L /L /（L L0 0 T T） 美国(mi u)：-30-30 日本： 25-8
2、0 我国： 0-40注意：要求(yoqi)测试温度范围内无相转变第3页/共53页第三页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法体热膨胀法：温度升高1度，试样(sh yn)体积膨胀（或收缩）的相对量： = V /（V0 T） 体膨胀系数（1/K） V0初始体积(tj) T试验温度差第4页/共53页第四页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法DIL 402 PC热膨胀仪 德国 第5页/共53页第五页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法DIL 402 C热膨胀仪 德国 第6页/共53页第六页，共54页。1
3、 热机械(jxi)分析 1-1 1-1 热膨胀法热膨胀法DIL 402 E热膨胀仪 德国 第7页/共53页第七页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析 定义：在程序控温下，测量物质在非振动负荷下的温度与形变关系(gun x)的技术。 拉伸压缩弯曲扭转第8页/共53页第八页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态静态(jngti)(jngti)热机械分析热机械分析 LLT/T/T Tg gT Tf f例1 PMMA 温度(wnd)-形变曲线（压缩）第9页/共53页第九页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2
4、1-2 静态静态(jngti)(jngti)热机械分热机械分析析 LLT/T/例3 PE 线膨胀系数(png zhng xsh)（压缩）HDPEHDPELDPELDPE第10页/共53页第十页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析LLT/T/例4 环氧树脂(hun yn sh zh) 线膨胀系数（压缩）T Tg g g g=128=128d L/dtd L/dtd L/dtd L/dt第11页/共53页第十一页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态静态(jngti)(jngti)热机械分析热机械分析针入度入度T
5、/T/例5 聚酯/聚酰亚胺（针入度）T Tg1g1 T Tg2g2 第12页/共53页第十二页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析温温度度(wnd)(wnd)负荷荷压头样品品介介质千分表千分表例6 塑料维卡软化点测定（针入度）第13页/共53页第十三页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析温温度度(wnd)(wnd)负荷荷压头样品品介介质千分表千分表例6 塑料热变形温度测定（弯曲法）第14页/共53页第十四页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态
6、热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析LLT/T/例6 温度-弯曲(wnq)形变曲线（弯曲(wnq)法）PCPCHDPEHDPELDPELDPEPVCPVC第15页/共53页第十五页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态静态(jngti)(jngti)热机械分析热机械分析LLT/T/例6 温度(wnd)-拉伸形变曲线（拉伸法）硬硬PVCPVCLDPELDPELDPELDPE苯苯丙共聚丙共聚纤维素素第16页/共53页第十六页，共54页。1 热机械(jxi)分析 1-2 1-2 静态热机械静态热机械(jxi)(jxi)分析分析VVT/T/例7 天然橡胶体膨胀曲线(qxin
7、)（膨胀法）T T T Tg g T T T Tmm T T T Tg g g g 第17页/共53页第十七页，共54页。2 动态热机械(jxi)分析 2-1 2-1 基本(jbn)(jbn)定义 定义：在程序控温下，测量物质在振动载荷下的动态(dngti)模量和（或）力学损耗与温度的关系。(Dynamic Mechanical Analysis, DMA)第18页/共53页第十八页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-2 2-2 基本(jbn)(jbn)特点特点1：小样品，宽温度、频率范围。特点2：表征结构变化(binhu)-分子运动- 性能。特点3：动态载荷产品设计（轮胎）。玻
8、璃化转变、结晶、取向、交联、相分离第19页/共53页第十九页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理粘性粘性在应力下产生流动的能力在应力下产生流动的能力弹性弹性应力后恢复原状的能力应力后恢复原状的能力粘弹性粘弹性同时具粘性液体与纯弹性质同时具粘性液体与纯弹性质应力应力单位面积上承受的力单位面积上承受的力应变应变 = L/L = L/L0 0第20页/共53页第二十页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理模量模量应力与应变之比，刚性量度。应力与应变之比，刚性量度。柔量柔量模量的倒数，柔性量度。模量的倒数，柔性量度。泊松比泊松比外力下纵
9、、横向应变之比。外力下纵、横向应变之比。 = -= - 2 2/ / 1 1E=2GE=2G（1+1+ ）E E杨氏模量，氏模量，G G剪切模量剪切模量第21页/共53页第二十一页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理线性粘弹性行为(xngwi)： = 0 sin (t) = 0 sin (t + )角频率 相位差第22页/共53页第二十二页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理线性粘弹性行为(xngwi)： = 0 sin(t) cos + 0cos (t)sin = 0 sin (t)第23页/共53页第二十三页，共54页。2
10、 动态热机械(jxi)分析 2-3 2-3 基本原理线性粘弹性行为(xngwi)： = 0 E sin(t) + 0 E cos (t) E = ( 0 / 0 ) COS E = ( 0 / 0 ) sin 第24页/共53页第二十四页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理ETan非晶态高聚物DMA温度谱（频率(pnl)一定）次级次级(c j)松弛转变松弛转变玻璃化转变玻璃化转变T第25页/共53页第二十五页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理lgETan非晶态高聚物DMA频率谱（温度(wnd)一定）lg lgEEETan第2
11、6页/共53页第二十六页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-3 2-3 基本原理高聚物 DMA频率(pnl)谱（温度一定）高聚物 DMA温度谱（频率(pnl)一定）由于调节温度比调频率更容由于调节温度比调频率更容易，因此易，因此DMADMA温度谱温度谱最常用。最常用。第27页/共53页第二十七页，共54页。2 动态热机械(jxi)分析 2-4 2-4 分析仪器DMA 242 C动态(dngti)热机械分析仪 第28页/共53页第二十八页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-4 2-4 分析仪器F三点(sn din)弯曲第29页/共53页第二十九页，共54页。2 动态热
12、机械(jxi)分析 2-4 2-4 分析仪器F双悬臂梁第30页/共53页第三十页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-4 2-4 分析仪器F单悬臂梁第31页/共53页第三十一页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-4 2-4 分析仪器F纤维(xinwi)延伸第32页/共53页第三十二页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-4 2-4 分析仪器F薄膜延伸(ynshn)第33页/共53页第三十三页，共54页。2 动态(dngti)热机械分析 2-4 2-4 分析仪器F平行(pngxng)板第34页/共53页第三十四页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的
13、应用3-1 3-1 玻璃化温度(wnd)(wnd)测定TE , Tan.Tg 玻璃化转变(zhunbin)附近:E ,Tan最大 第35页/共53页第三十五页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-1 3-1 玻璃化温度(wnd)(wnd)测定 例1 NBR/S,ZnO,DM/C体系(tx) 第36页/共53页第三十六页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-1 3-1 玻璃化温度(wnd)(wnd)测定 例1 NBR/CoCl2体系(tx) 第37页/共53页第三十七页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-2 3-2 耐热性能评价(pngji)(p
14、ngji)第38页/共53页第三十八页，共54页。温温度度(wnd)(wnd)负荷荷(fh)(fh)压头(y tu)(y tu)样品品介介质千分表千分表例6 塑料维卡软化点测定（针入度）第39页/共53页第三十九页，共54页。温温度度(wnd)(wnd)负荷荷(fh)(fh)压头(y tu)(y tu)样品品介介质千分表千分表例6 塑料热变形温度测定（弯曲法）第40页/共53页第四十页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-2 3-2 耐热性能评价(pngji)(pngji) 特点：热变形温度（维卡软化点）测定结果仅适合(shh)于同种材料间的相对比较，不能全面衡量材料的耐热性能
15、。第41页/共53页第四十一页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-2 3-2 耐热性能评价(pngji)(pngji)E T硬PVC 尼龙(nlng)6T1T20.90GPa第42页/共53页第四十二页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-3 3-3 耐寒性或低温(dwn)(dwn)韧性评价1、塑料：非晶态的玻璃(b l)态（TTg).2、塑料：晶态+玻璃(b l)态（TTg).塑料耐寒性塑料耐寒性：低温下可运动单元情况。：低温下可运动单元情况。第43页/共53页第四十三页，共54页。EE，Tan非晶态高聚物DMA温度谱（频率(pnl)一定）次级次级(c j)
16、松弛转变松弛转变玻璃化转变玻璃化转变(zhunbin)T3-3 3-3 耐寒性或低温韧性评价第44页/共53页第四十四页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用塑料耐寒性：低温塑料耐寒性：低温(dwn)下可运动单元情况。下可运动单元情况。在在DMA谱图上低温谱图上低温(dwn)损耗峰位置越低，强度损耗峰位置越低，强度越强，则塑料的低温越强，则塑料的低温(dwn)度韧性越好。度韧性越好。第45页/共53页第四十五页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用 ASTM落锤冲击试验：测试样品多达30个以上(yshng)，在-29下调节24小时。（测试结果重复性差）第46页/共53页
17、第四十六页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-4 3-4 评价(pngji)(pngji)高分子耐环境能力TLog(Tan)干态50%湿度(shd)100%湿度a尼龙66吸水前后性能变化第47页/共53页第四十七页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-4 3-4 评价高分子耐环境(hunjng)(hunjng)能力TTanUV-固化硫醇树脂(shzh)老化前后DMA未老化老化12h老化24 h第48页/共53页第四十八页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-4 3-4 评价高分子耐环境(hunjng)(hunjng)能力环境因素（光、热、水、氧
18、等）环境因素（光、热、水、氧等）结构改变结构改变(gibin)（交联、断链、结晶、化学基团）（交联、断链、结晶、化学基团）DMADMA分析（分析（TanTan-T, E-T, E-T)-T)第49页/共53页第四十九页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-5 3-5 未知高分子材料(cilio)(cilio)初步判断未知样品未知样品(yngpn)DMA谱图谱图已知样品已知样品DMA谱图谱图 进行进行DMADMA谱图分析比较谱图分析比较第50页/共53页第五十页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-5 3-5 未知高分子材料(cilio)(cilio)初步判断三种
19、(sn zhn)ABS的Tan-T曲线T=-80T=-40T=-5第51页/共53页第五十一页，共54页。3 在高分子材料(cilio)中的应用3-6 3-6 表征(bio zhn)(bio zhn)高分子材料的阻尼特性第52页/共53页第五十二页，共54页。感谢您的观赏(gunshng)第53页/共53页第五十三页，共54页。内容(nirng)总结1 热机械分析。1-1 热膨胀法。第1页/共53页。第2页/共53页。美国：-30-30。第3页/共53页。2-2 基本特点。特点2：表征结构变化-分子运动- 性能(xngnng)。= -2/1。E杨氏模量，G剪切模量。第30页/共53页。玻璃化转变附近:E ,Tan最大。3-3 耐寒性或低温韧性评价。结构改变（交联、断链、结晶、化学基团）。第52页/共53页。感谢您的观赏。第53页/共53页第五十四页，共54页。
