Динамический механический анализ

Динамический механический анализ (ДМА)

Q800 DMA 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Q800 GCA Уникальная охлаждающая система 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Изгиб и кантилевер Сдвиг Сжатие Растяжение Двигатель прикладывает усилие Смещение регистрируется оптическим сенсором

ДМА : Измерение вязкоупругих свойств материалов (полимеров) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Теория динамического механического анализа 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Нагрузка Смещение  = 0°  = 90° Отклик абсолютно эластичного тела Гука Отклик ньютоновской жидкости Отклик вязкоупругого тела : 0° <  < 90°

[object Object],Отклик Сдвиг фаз  Осциллирующая ( синусоидальная ) деформация ( нагрузка или сдвиг ) прикладывается к образцу . Измеряется отклик материала ( сдвиг или нагрузка ). Результатом измерения является фазовый сдвиг   между прикладываемой деформацией и откликом . 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Деформация

[object Object],Модуль Юнга Модуль сдвига ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru   E =   G =

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Модуль упругости E' показывает эластичность материала способность образца сохранять механическую энергию G' или E' = нагрузка/смещение· cos δ G" или E" =(нагрузка/смещение) ·sin δ Модуль вязкости E" способность материала рассеивать энергию (в виде тепла) G* =G' + i·G" = нагрузка/смещение E* =E' + i·E" t g δ = G"/G ′ или E"/E ′ Тангенс δ характеризует демпфирующие свойства материала E'  E* E" Комплексный модуль E* показывает общее сопротивление материала деформации E'  E* E"

[object Object],Каучуковый мяч Теннисный мяч X Сохранение Потери энергии 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Типичная ДМА кривая аморфного полимера 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Вязкотекучее состояние Плато высоко-эластичного состояния Переходная область Стеклообразное состояние Модуль вязкости (E" или G") Модуль упругости (E' или G') ,[object Object],Твердое и жесткое тело От твердых к мягким эластомерам Вязкоупругая жидкость Температура

Конструкция ДМА и его компоненты 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],Двигатель прикладывает усилие (нагрузку) Сенсор смещения измеряет сдвиг Образец ,[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Образец Печь Зажимы Подшипники Подшипники Оптический сенсор Двигатель Держатели зажимов

Q800 DMA: Инновационные технологии ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Режимы ДМА ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Режимы ДМА ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Конфигурация зажимов и применение 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Reference: Turi, Edith, A, Thermal Characterization of Polymeric Materials, Second Edition, Volume I., Academic Press, Brooklyn, New York, P. 489. 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],Reference: Turi, Edith, A, Thermal Characterization of Polymeric Materials, Second Edition, Volume I., Academic Press, Brooklyn, New York, P. 487. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],Reference: Turi, Edith, A, Thermal Characterization of Polymeric Materials, Second Edition, Volume I., Academic Press, Brooklyn, New York, P. 980. ,[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Типы зажимов ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Применение одностороннего кантилевера 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],[object Object],Принципы измерения Q800 DMA Двухсторонний кантилевер 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Образец Стационарный зажим Подвижный зажим

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Принципы измерения Q800 DMA Односторонний кантилевер 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Образец Стационарный зажим Подвижный зажим

Влияние пластификаторов ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Эффект от введения пластификаторы в виниловое половое покрытие 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],Nielson, L. E., Wall, R. A., and Richmond, P. G., Soc. Plastics Eng. J. , 11 , 22 (1966) 20 40 60 80 100 120 140 160 TEMP. (°C) 60% слюда 40% слюда 60% асбеста 40% асбеста 20% слюда 20% асбеста 20% карбоната кальция Контрольный образец полистирола      

[object Object],“ Основной эффект кристаллитов в образце выражен в сшивке полимерной матрицы . Это похоже на образование трехмерной сетки, но точки связывания кристаллитами термолабильны. Они разрушаются при приближении к температуре плавления и материал резко меняет свои свойства, вплоть до полного расплавления. ” 0% кристалличности (100% аморфный ) 25% 40% 65% M.P. Temperature Modulus Cowie, J.M.G., Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, 2nd Edition, Blackie academic & Professional, and imprint of Chapman & HallBishopbriggs, Glasgow, 1991p. 330-332. ISBN 0 7514 0134 X Основные моменты 1. “ Эффект влияния кристалличности проявляется только в диапазоне от T ст до T пл , ниже T ст влияние на модули мало .” 2. “ Модуль упругости частично закристаллизованного полимера прямо пропорционален степени кристалличности и не зависит от температуры, если кристалличность не меняется .” 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],Кристалличный ПЭТ Redrawn with permission from Thompson and Woods, Trans. Faraday Soc. , 52 , 1383 (1956) x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 20 40 60 80 100 120 140 160 0.01 0.1 1.0 Temperature (°C) Tan  0.1 0.5 1.0 5 10 Modulus (X 10 Nm ) 9 -2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 20 40 60 80 100 120 140 160 0.01 0.1 1.0 Temperature (°C) Tan  0.1 0.5 1.0 5 10 Modulus (X 10 Nm ) 9 -2 Аморфный ПЭТ

Структура – влияние молекулярной массы ,[object Object],[object Object],[object Object],Nielsen, Lawrence E., Mechanical Properties of Polymers and Composites, Marcel Dekker, Inc., New York, 1974, p. 51-52. 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Молекулярная структура - влияние ММ 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Высоко-эластичное состояние Переходная область Стеклообразное состояние ,[object Object],Температура ММ не оказывает влияние ниже Т ст Низкая ММ Средняя ММ Высокая ММ

[object Object],Увеличение ММ Сшивка Аморфный Кристаллический Увеличение кристалличности T пл Температура ,[object Object],При T ст падение модуля 3 порядка 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Металлическая пластинка покрытая ПЭТ 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Применение двухстороннего кантилевера 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Анализ пленочных материалов 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

ДМА растяжение: зажим для пленок 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Подвижный зажим Образец ( пленки, волокна ) Стационарный зажим 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Смеси аморфных полимеров ,[object Object],[object Object],Tobolsky, A.V., Properties and Structure of Polymers, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1967, p.81. 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],Температура (°C ) Модуль упругости (GPa) tg  8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Исходный После 7 дней при 150°C

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru -50 0 50 100 150 0.01 0.10 1.0 10 Температура (°C) Logarithmic decrement Модуль сдвига , G, (Nm ) -2 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5

Ползучесть упаковочной термопленки 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],смесь сополимер 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Температура (°C) Модуль сдвига G (nM -2 ) 10 6 10 7 10 8 10 9 1 Логарифмическая шкала -20 0 20 40 60 80 0.01 0.1 1.0 Температура (°C)

Смесь полимеров – покрытие для аэрокосмических целей 100 % полимер A 100% полимер B Смесь полимеров A + B 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Данные ДМА для пленки Kapton 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

ПЭВД : Первичный и вторичный переходы 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru T пл Масштабное движение цепей : Разрушение кристаллической структуры  - релаксация Релаксация в аморфной фазе Простой локальный процесс, не затрагивающий соседние цепи  - релаксация Происходит в аморфной фазе Соответствует стеклованию

Применение трехточечного изгиба 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажим 20 мм с минимальным трением 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажим 50 мм с минимальным трением 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],[object Object],Подвижный зажим Усилие Образец Стационарная точка опоры Принцип работы в Q800 DMA 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Молекулярная структура - сшивка ,[object Object],Ward, I.M., Hadley, D.W., An Introduction to the Mechanical Properties of Solid Polymers, John Wiley & Sons Ltd., New York, 1993, p.2. 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Влияние сшивки на T ст ,[object Object],[object Object],[object Object],Cowie, J.M.G., Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, 2nd Edition, Blackie academic & Professional, and imprint of Chapman & HallBishopbriggs, Glasgow, 1991 p.262 ISBN 0 7514 0134 X 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],Температура 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru 120 160 300 1500 9000 30,000 M = MW between crosslinks c

Модуль упругости Модуль вязкости Анизотропный материал стеклопластик на основе полиэфира     8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru   length

Модуль упругости Модуль вязкости Анизотропный материал - углепластик     8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru   length

Зажим сэндвичевого сдвига 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Отверждение литьевого компаунда Frequency = 1Hz Amplitude = 20 microns 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],[object Object],145°C 140°C 135°C 130°C 125°C 120°C Амплитуда = 0.40 мм G’ (M Па ) Время ( мин ) 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Полипропилен – начало кристаллизации Testing Conditions Instrument: DMA2980 Heat to 210°C for 5 min. Cool to 180°C for and Ramp down at 0.5°C/min. Frequency = 1 Hz Amplitude = 20 microns Clamp Type: Shear Sandwich Sample Size: 10 mm x 10 mm x 0.5 mm 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

TMA применение 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

ДМА – ПЭТ пленка для упаковки продуктов 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

TMA – ПЭТ пленка после снятия деформации 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru 0 50 100 150 200 250 -400 -200 0 200 Температура (°C) Поперечное направление Продольное направление Смещение ( мкм )

Тест ползучести для полимерной пленки Деформация во времени при постоянной нагрузке 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Применение зажимов с погружением в растворитель ,[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажимы погружения : полимер в растворе (2x) 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажимы погружения: сухое покрытие 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажимы погружения: покрытие в растворе 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Зажимы погружения: покрытие в растворе - сравнение 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Новый зажим ДМА для порошков и жидкостей 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Конструкция держателя порошков - Держатель заполняется примерно на ¾ высоты для возможности закрытия верхней пластиной 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru Верхняя пластина Нижний держатель

Держатель для порошков 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Оксид алюминия в бензойной кислоте 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Поликарбонатная стружка 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

40% раствор сахарозы 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Температурно-временная суперпозиция ( TTS) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Исходные данные TTS для адгезива 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Мастер-кривая после TTS преобразования 8 800 200 4225 www.intertech-corp.ru

Динамический механический анализ

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (14)

Similar to Динамический механический анализ

Similar to Динамический механический анализ (20)

Динамический механический анализ

Editor's Notes