固体分析仪在聚乳酸3D打印线材热性能与动态热机械性能研究中的应用

随着增材制造技术的不断进步,3D打印原材料的热性能和动态热机械性能标准化研究受到关注。为了快速评估这些性能,本文采用固体分析仪,探讨直接测试聚乳酸(PLA)3D打印线材热性能和动态热机械性能的方法。相比于传统的多设备、多次测量,此方法减少了系统误差,保证了结果的一致性与可靠性。通过测试PLA样品储能模量与应变的关系,验证了在测试温度范围内PLA样品的临界应变小于0.3%,确保测试能在线性黏弹区内完成。通过与差示扫描量热仪的数据比对,证明此方法能同步获得材料玻璃化转变温度、结晶温度及熔融温度,并可解析材料黏弹性对温度的依赖关系。进一步分析不同升温速率对材料玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度的影响,发现当升温速率从3℃/min增加至10℃/min, PLA玻璃化转变温度降低约1.5℃,结晶和熔融区间内的模量平台区缩短,表明升温速率对PLA链段的松弛和伸展程度略有影响,但对PLA的熔融结晶过程有显著影响。通过平行样品的重复测试,证明此方法具有较好的精密度,进一步通过格拉布斯检验,证明方法具有稳定性。本研究可为后续材料热性能和动态热机械性能研究提供参考。

固相后缩聚SA型透明聚酰胺的热机械性能研究

采用固相后缩聚工艺制备了一系列熔体质量流动速率不同的SA型透明聚酰胺(SATPA),研究了固相缩聚后SATPA的动态热机械性能和静态热机械性能。研究结果表明,固相缩聚后SATPA在玻璃化转变温度下有β、γ两个次级转变;随着熔体质量流动速率的减小,其玻璃化转变温度升高,耐热性明显提高,刚性增大,耐寒性稍有下降;玻璃化转变温度随着压力的增加而降低。

反应条件对GUF树脂合成及动态热机械性能的影响研究

选用乙二醛(G)部分取代甲醛(F)与尿素(U)反应制备乙二醛-尿素-甲醛(GUF)共缩聚树脂,探究不同反应条件对所合成GUF树脂基本性能的影响规律,用动态热机械性能分析方法(DMA)对人造板的热压过程进行模拟和树脂的固化过程进行监测,并以此为依据优化GUF树脂的合成条件,用优化条件下合成的GUF树脂制备胶合板并测定其力学性能及甲醛释放量。结果表明:GUF树脂的较优合成条件为乙二醛与尿素先在pH为4.0~5.0,于70~80℃保温反应1 h,乙二醛、尿素、甲醛的物质的量比nG∶nU∶nF为0.7∶1.0∶0.7,再加入甲醛于pH为5.0~6.0保温反应2 h;在优化条件下合成的GUF树脂固化后其储存模量达到13 976 MPa,以其胶合的胶合板胶合强度能满足国标GB/T 9846.3—2004对III类胶合板干状胶合强度的要求,甲醛释释放量也能满足国标GB/T 9846.3—2004对E0级胶合板的要求,可以直接用于室内并在干燥状态下使用。

SA型透明尼龙热机械性能研究

采用无侧基的脂肪族混合二元胺(二元酸)、对苯二甲酸、间苯二甲酸等为单体,通过多元无规共缩聚方法制备了半芳香(SA)透明尼龙,研究了SA型透明尼龙的静态热机械性能和动态力学性能。实验结果表明,玻璃化转变温度随着升温速度的增大而提高,而随压力的提高而降低;在玻璃化转变温度以下有β、γ和δ等三个次级转变。

粘土层间距对粘土/环氧树脂插层复合材料热机械性能的影响

研究了混料温度对蒙脱土/环氧树脂复合材料相关性能的影响。用X射线衍射表征了复合材料的层间距,并且在动态热机械分析仪(DMTA)上用不同的模式表征了不同层间距的插层复合材料的性能。测试结果表明,混料温度对蒙脱土/环氧树脂插层复合材料的热机械性能有一定的影响。插层后蒙脱土/环氧树脂的软化温度提高了11℃,弹性模量也有相应的提高。

脲醛树脂固化过程的热机械性能分析

为了进一步了解脲醛树脂的固化过程,用热机械性能分析(TMA),同时辅以差式扫描量热法(DSC)分析和胶合性能测试,分析了TMA图谱信息构成,评估了固化剂种类和固化剂用量对脲醛树脂固化的影响。结果表明:①TMA图谱可以提供脲醛树脂固化反应起始温度、固化反应速率、固化后树脂机械性能以及固化后树脂热稳定性能等信息,这些信息与DSC和胶合性能测试的结果互相印证。②不同固化剂种类对脲醛树脂固化起始温度和固化速率影响各不相同。在该研究范围内,增加固化剂用量对脲醛树脂固化起始温度、固化速率等没有显著影响,但过量使用固化剂将导致树脂热解,从而降低树脂机械性能。③较高甲醛/尿素摩尔比的脲醛树脂对固化剂用量改变的反应更为敏感。

低碳Al_2O_3-β-SiAlON烧成滑板的热机械性能及显微结构

用10%的矾土基β-SiAlON替代普通铝碳烧成滑板中的部分炭素材料和刚玉,研究了低碳Al2O3-β-SiAlON烧成滑板的高温抗折强度、抗热震性能及显微结构.研究结果显示：这种滑板材料与普通烧成铝碳滑板材料相比较,碳含量降低了4%～6%,但在中、高温 （1000～1400 ℃） 强度有明显提高,抗热震性略有改善.其主要原因是引入的矾土基β-SiAlON与刚玉之间有较紧密的直接结合,起到了强化、韧化的作用.

锆刚玉莫来石材料的热机械性能

本文研究刚玉莫来石材料高温机械性能以及氧化锆与氧化钛加入物对其性能的影响，该结果与显微结构变化有关。基于这些研究结果。

三维编织碳纤维增强尼龙6热机械性能研究

根据碱催化阴离子聚合原理制备了单体浇铸(MC)尼龙6(PA6)、长碳纤维增强尼龙6(PA6/C_L)复合材料和三维编织碳纤维增强尼龙6(PA6/C_(3D))复合材料,分析了工艺影响因素,并通过动态热机械分析仪对材料的热机械性能进行了研究。结果表明,PA6/C_(3D)复合材料比PA6的热强度高4.37倍,而玻璃化转变温度却基本未发生变化,PA6/C_(3D)复合材料的综合性能优于PA6/C_L复合材料。

Si复合Al_2O_3-SiC材料热机械性能的研究

通过应力-应变关系、高温抗折强度等高温试验,研究了金属硅复合Al2O3-SiC材料的热机械性能,结合SEM和XRD,对金属硅复合Al2O3-SiC材料高温显微结构和物相进行分析。结果表明:金属硅作为一个组元,不仅能缓解Al2O3-SiC材料由于热膨胀系数不匹配产生的内应力,而且使Al2O3-SiC材料兼具有金属塑性的特点,从而改善了Al2O3-SiC无机材料热机械性能。

微悬臂梁的热机械性能分析及选材

由微悬臂梁结构组成的红外焦平面阵列(FPA)是基于微机电系统结构的非制冷型红外成像系统的核心技术,通过对双金属悬臂梁应力和应变的分析,阐述了影响微悬臂梁热机械性能的主要因素,为正确选择微悬臂梁结构的材质提供理论依据。

双金属微悬臂梁的选材及热机械性能分析

由微悬臂梁结构组成的红外焦平面阵列(FPA)是基于微机电系统结构的非制冷型红外成像系统的核心技术。通过对Al/SiNx双材料体系的理论分析,得出了微悬臂梁的热机械性能与双层梁的厚度比之间的关系。

DGEBA/DCPDE双交联环氧树脂热机械性能的分子动力学模拟

研究材料宏观性能与微观结构的关系对于设计高性能环氧树脂绝缘材料具有重要意义。为此基于共混改性方法提高聚合物材料性能的基础,提出了双交联网络分子模型构建方法,以期望获得综合性能较好的环氧树脂绝缘材料。采用分子动力学(MD)模拟结合实验验证的方法,验证了双交联模型的准确性,研究了DGEBA/DCPDE双交联环氧树脂摩尔配比对其热机械性能的影响以及其微观结构与宏观性能的关联关系。结果表明:当DGEBA与DCPDE的摩尔配比为7:3时,双交联环氧树脂的整体性能较好;DCPDE/MA体系的引入,使得体系的自由体积占比(FFV)和均方位移(MSD)减小,分子链段运动能力减弱,弹性模量升高;FFV、MSD、非键能和二面角扭转能随温度的变化可用于预测交联体系的玻璃化转化温度(Tg)。

氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜动态热机械性能分析

为了探究氧化石墨烯(GO)/纳米纤维素复合薄膜材料的热机械性能,研究了不同GO添加量对复合薄膜的动态热机械性能的影响。结果表明,随着GO添加量的增加,薄膜的储存模量不断增加,薄膜的玻璃化转变温度不断变大,而损耗因子的峰值则不断减小。

基于键价模型的MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷热机械性能预测

尖晶石型陶瓷具有优异的热机械性能,在高温结构材料领域具有良好的应用前景。本研究将键价模型与高温机械性能理论表征模型相结合,建立了从变温晶体结构出发预测尖晶石型陶瓷高温热机械性能的方法,阐明了晶体结构与高温热机械性能之间的关系。采用该方法预测了MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的高温断裂强度和断裂韧性,其预测结果与实验值吻合。研究表明,MgAl_(2)O_(4)中阳离子反位率、化学键硬度和体模量随温度的变化在800℃上下存在显著差异,然而由于配位多面体的耦合作用,阳离子反位的温度效应不会显著影响MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的高温热机械性能。

间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺体系的热机械性能和固化动力学

利用热分析技术对具有高温快速固化性能的间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺体系的热机械性能和表观固化反应动力学进行了研究。热机械性能分析(DMA和TMA)结果表明,间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺固化产物的玻璃化转变温度为83℃,室温下储能模量为2600 MPa,玻璃态热膨胀系数(α1)为54.9×10-6℃-1,橡胶态的线性热膨胀系数(α2)为177.9×10-6℃-1。通过恒温和非恒温模式差示扫描量热(DSC)测试得到体系的表观反应活化能为62.7 kJ/mol,由此估算出固化反应在160℃时仅需数秒即可完成。

钢包滑动水口耐火材料热机械性能

通过精密元件计算研究了索拉克·敦刻尔克使用的钢包滑动水口耐火材料的热机械性能，研究结果表明有两个导致两条径向裂缝和一条纵向裂缝的关键区的存在，改进的办法是使用低膨胀和低弹性模量的耐火材料，并与水口对称布置耐火材料。