Динамічний механічний аналіз (ДМА)



Цей метод аналізу застосовується для досліджень залежності механічних і в’язкопружних властивостей матеріалів від температури. В результаті досліджень можна визначити модуль Юнга і модуль зсуву, дані про структуру і морфологію полімерів, релаксаційні характеристики і в’язкопружні властивості, дефекти матеріалів, також проаналізувати руйнування полімерів. Використання методу ДМА в даний час значною мірою допомогло оптимізувати і зробити максимально ефективним процес переробки полімерів за рахунок кореляції між технологічними умовами і молекулярною структурою полімеру.

Цей метод є чутливим методом визначення механічного відгуку полімерного матеріалу за допомогою стеження за зміною властивостей залежно від температури і частоти прикладеної синусоїдальної напруги. Унікальність сучасного устаткування полягає:

Ø в одночасному вимірюванні навантаження і зсуву, що дозволяє вимірювати дуже точні значення модуля пружності;

Ø можливості вимірювання у широкому діапазоні амплітуд навантаження (від 1 мН до 40 Н), що дозволяє досліджувати як м’які, так і жорсткі матеріали і у широкому діапазоні частот вантаження (від 0,001 Гц до 1000 Гц).

Даний метод розділяє динамічний відгук матеріалів на дві різні частини – пружну частину D' і в’язкістную компоненту D''. Комплексний модуль D* визначається як миттєве відношення фазового або пружного відгуку D' (який пропорційний відновленою або накопиченій енергії) до в’язкістного відгуку D'' (який пропорційний невідновній або розсіяній енергії) D* = D' + iD''.

Тангенс кута механічних втрат tgδ ще один важливий параметр для порівняння в’язкопружних властивостей різних матеріалів:
tgδ = D''/D', де tgδ (параметр загасання) є відношенням дисипованої і накопиченої енергії. Наявність максимуму залежності tgδ від температури є ознакою релаксаційного переходу, а також фазових перетворень. Це обумовлено тим, що в процесах фазових і релаксаційних переходів з одного стану в інший здійснюється перебудова структури, при якій підсумовуються втрати, типові для обох станів. Динамічний метод дуже зручний для оцінки процесу структуризації і вулканізації полімерів, чому відповідає розширення зони високоеластичності і зниження втрат в області низьких частот.

Даний метод має велику популярність унаслідок його швидкості і високій точності, а так само здатності сканувати матеріали в широкій області температур і частот. Окрім цього, цей метод,у даний час, використовують як альтернативний підхід до вивчення розгалужених полімерів у режимі в’язкої течії у поєднанні з реометричними вимірюваннями, з допомогою яких можна виміряти повзучість полімерного матеріалу. Це пов’язано з обмеженістю стандартних методів по відношенню до полімерів складної архітектури, оскільки їх релаксаційні властивості обумовлені не міжмолекулярними взаємодіями типу зачеплень (як у випадку лінійних полімерів), а внутрішньомолекулярними перебудовами, тобто пов’язані безпосередньо з їх топологічною структурою.

 

Термомеханічний аналіз (ТМА)

Термомеханічний аналіз призначений для визначення температурної залежності розширення або стиску матеріалу, а також для вимірів температурних залежностей модуля пружності й в’язкості полімерів. Цей метод дозволяє знайти точку розм’якшення й охарактеризувати в’язкоеластичні властивості матеріалу у всьому температурному діапазоні.

Реалізація методу термомеханічного аналізу дуже проста: він здійснюється шляхом надання постійного навантаження й виміру змін розмірів зразка у вертикальному напрямку, причому експеримент може проводитися як у відсутності зовнішнього навантаження, так і при додаванні сил. Метод термомеханічного аналізу дуже корисний для характеристики полімерів: він дозволяє досить точно визначити такі фізичні властивості матеріалу, як точку плавлення, температуру склування, густину зшивки, ступінь кристалічності й коефіцієнт термічного розширення.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 537; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!