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第14章动态力学分析DMA
基本概念
实验技术
应用
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研究材料在交变应力下的响应。
周期性的外力引起试样周期性的形变,其中一部分以位能的形式贮存在试样中,没有损耗。另一部分所做功,在形变时以热的形式消耗掉。
Δ=tanδ=E”/E’
E’----贮能模量,表示材料弹性大小;
E”----耗能模量,表示材料黏性大小。
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应力(σ)与应变(ε)关系曲线的斜率为材料的模量。对拉伸或弯曲试验,为杨氏模量(σ);对剪切试验,为剪切模量(G)。
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α峰即玻璃化转变峰,材料性能变化较大(E”、tanδ),反映分子链段开始运动,主要是无定形区的运动所引起的。
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以下依次为β转变、y转变、δ转变等。较重要的次级转变是β转变,常对应于侧链(侧基)、端基、键角以及链段的曲柄运动。
这部分转变对模量的影响较小,但y转变、δ转变对材料在低温下的韧性影响较大。
β转变不像玻璃化转变那样有频率依赖性。因为这些链段的运动不像主链那样受频率的影响。
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恒定温度不同频率材料的响应
一定温度下,分子链段都有自己的最可几频率ω。
对应最可几松弛时间τ。,当外力的作用ω》ω。,对于链段来说来不及做出相应的运动,这时链段表现出来较强的刚性即玻璃态。
当ω《ω。链段能够发生重排,材料表现为高弹性,E“较小
ω=ω。时链段从不自由变为自由,此时链段摩擦力较大、E“较大、tanδ达到最大,对应着材料的玻璃化转变温度。
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频率对温度谱的影响
采用不同频率去测材料的温度谱,tanδ是不一样的。α转变对应着ω=ω。,当频率增大时,发生玻璃化转变时,材料的ω。应相应的增大,而只有温度增大时,ω。增大。当频率增大10倍时,相应的转变温度在温度谱上上移7-10℃,如果频率变化三个数量级,温度谱上位移21-30℃。
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时温等效性原则
粘弹性材料的流变行为存在时温等效原则,即材料在低温下的行为相当于高频(相当于短时间)下的行为;而材料在高温下的行为像低频(相当于长时间)下的行为。
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