【摘要】 动态力学试验可以获得材料的储能模量(E´)、损耗模量(E″)及损耗角正切(Tanδ)等信息，而动态热机械分析(DMA)是一种在程序控温下将交变应力或应变作用于待测样品，测量聚合物材料的应变或应力与温度、时间以及频率之间变化的一种方法。

一、简介

动态力学试验可以获得材料的储能模量(E´)、损耗模量(E″)及损耗角正切(Tanδ)等信息，而动态热机械分析(DMA)是一种在程序控温下将交变应力或应变作用于待测样品，测量聚合物材料的应变或应力与温度、时间以及频率之间变化的一种方法。

它是当今科研工作者公认的测定聚合物材料玻璃化转变温度(Tg)的灵敏度最高的方法，它不仅样品用量少，而且能够在较宽的温度和频率范围内进行测试，是研究材料结构与性能关系十分有效的有效手段。可以获取的信息：杨氏模量和剪切模量、阻尼特性和粘弹行为、聚合物的结构和形态、流动和松弛行为等。

 

二、原理

DMA是测定在一定周期性振动应力或位移下，聚合物材料随时间、温度及频率的变化而变化的一种技术。
DMA的工作原理-强迫非共振法：
1.待测样品分别与驱动器、应变位移传感器相连接；
2.驱动器将具有一定频率的正弦交变作用施加到待测样品上；
3.由应变位移传感器检测出应变信号；
4.通过比较应力与应变之间振幅的位置，就可以得到应力与应变的相位差；
5.经过仪器的自动处理，得到储能模量E´、损耗模量E"、力学损耗Tanδ。

图1为粘弹性物质在正弦交变载荷下的应力、应变的相应关系示意图。

如图2所示的动态力学-温度谱。

如图1，在程序控温的条件下不断地测定聚合物材料E’、E”和tanδ值，则可得到如图2所示的动态力学与温度之间的关系图谱。从图中可以看到E’呈阶梯状下降，而E”和tanδ则产生一个封端。这表明在这一温度内分子运动产生转变。其中对非晶态高聚物而言，最主要的转变是玻璃化转变，故模量表现出下降趋势，同时分子链段进行运动而消耗能量，从而出现E”和tanδ的高峰。

 

主要参考文献

[1] 樊慧娟、王晶、张惠.《动态热机械分析在高分子聚合物及复合材料中的应用》, 《化学与黏合》, 2017-03-15.

 [2] 孟祥艳, 魏莉萍, 刘运传, 周燕萍, 王雪蓉, 郑会保等.动态热机械分析法在材料耐老化性能分析中的应用. 高分子材料科学与工程. 2013. 11, 76-78.

 

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