基于动态热机械分析仪的木材干缩湿胀响应特征研究

探究了动态热机械分析仪(DMA)测试自由缩胀应变的可行性,揭示了影响木材干缩湿胀应变的主要因子。对比干燥器调湿法和DMA测试法获得的一系列平衡含水率下的全干材(0.6%含水率)湿胀应变量,验证DMA测试干缩湿胀的可行性,从而进一步利用DMA分别测试全干材吸湿、湿材解吸和全干材吸湿-解吸循环过程的干缩湿胀形变。结果表明:干燥器调湿法和DMA测试法测得的应变量数据非常相近,但由于干燥器调湿法人工测量过程中存在误差,使得其数据变异性高于DMA测试法。同一含水率下,水分平衡态和非平衡态下的干缩或湿胀应变量近乎相等。对于水分非平衡态(吸着/解吸过程),不同相对湿度水平下的湿胀/干缩应变量-含水率曲线几乎重合。在水分吸着-解吸循环过程中,湿胀-干缩应变量交替出现的峰值和谷值时间节点滞后于湿度变化,随着循环次数的增加,滞后时间有所缩短。因此,DMA作为干缩湿胀应变量测试的方法是可行的,可以实现水分变化过程中干缩湿胀应变量的实时、快速和准确测量。干缩或湿胀应变量与水分平衡态和非平衡态无关。不同湿度水平下,含水率与干缩/湿胀应变量曲线重合,表明干缩/湿胀变形主要受含水率影响,与湿度水平无关;但相比吸着过程,解吸过程较低的应变量揭示了木材干缩湿胀与水分子吸着状态有关。

动态热机械分析仪(DMA)在铁电压电材料研究中的应用

动态热机械分析仪(DMA)具有高灵敏度、卓越制冷技术、自由旋转测试头、多种形变模式和连续频率温度扫描模式等优点,能表征材料在交变应力(或应变)作用下的应变(或应力)的响应、蠕变、应力松弛和热机械性能等,广泛应用于塑料、热固性材料、复合材料、高弹性体、涂层材料、金属和陶瓷等材料的研究和评估。本文简要介绍了DMA进行动态力学行为分析的基本原理和方法,DMA在铁电相变、低频弛豫特性和铁电疲劳研究方面的应用,以及DMA在铁电/聚合物复合阻尼材料研究中的应用。在对PZT陶瓷和单晶、BaTiO3陶瓷等常用材料的铁电弛豫特性分析中, DMA表现出比介电表征更为敏感的特性。现在DMA已成为研究铁电材料的重要工具之一。

动态热机械分析仪测试条件对轮胎胎面胶动态力学性能分析的影响

研究动态热机械分析仪测试条件对胎面胶动态力学性能测试结果的影响。结果表明:升温速率过快,会导致玻璃化转变温度和损耗因子(tanδ)测试值偏大;预拉伸形变(静态形变)过大,会导致tanδ测试值偏差变大;动态形变过大,会导致胶料滞后效应明显,tanδ测试值偏大;测试胎面胶性能时,应选择较小动态形变;测试胎侧胶性能时,应选择较大动态形变。

动态热机械分析仪EPLEXOR 100N

EPLEXOR 100N就要正负100N的动态力测试范围,且拥有双驱动器结构,静态力和动态力可分别驱动和控制,测试范围和精度显著比其它小型DMA高很多。测试温度可达到500℃。

橡胶材料动态热机械性能实验数据处理研究

针对德国GABO公司EPLEXOR 500 N动态热机械分析仪在样品的动态力学性能测试中由于仪器的数据采集方式引起的T_g、tanδ(0℃和tanδ(60℃)值出现误差的问题,阐述利用Origin软件,通过对样品的T-tanδ数据进行拟合的方法,得到更接近于真实值的T_g、tanδ(0℃)和tanδ(60℃)值,减小了仪器数据采集对测试结果的影响。同时该方法可以作为数据比较的一个基础,为样品比较提供一个统一的标准。

用DMTA(Ⅳ)测试及分析高聚物的动态粘弹性

阐述了用动态热机械分析仪(DMTA(Ⅳ))测试高聚物动态粘弹性的原理。基于典型实例的测试结果,探讨了DMTA(Ⅳ)在测试与分析高聚物动态粘弹性中的应用。

速生杨木动态黏弹性与初始含水率的关系

对初始含水率分别为0%、12%、18%、30%、50%、80%、100%和水饱和8种速生杨木试件进行动态黏弹性分析,采用动态热机械分析仪(DMA)进行测定,其操作参数为:温度范围35～350℃,升温速度5℃/min,测量频率1、10、50 Hz。储能模量的变化趋势表明:含水率为0%的试件在95℃附近其储能模量出现极大值;含水率为12%、18%、30%试样的储能模量在75℃之前下降缓慢,在温度75～130℃之间迅速下降,含水率为12%试样的降幅最小;含水率为50%、80%、100%和水饱和试件的储能模量变化点在135℃之后,随含水率的增大储能模量转变点的温度增加,并在转变点处出现储能模量最小值。损耗模量的变化表明:在试验温度范围内含水率为0%的试件不发生玻璃化转变;在所有含水试件中,含水率为12%试件的初始损耗模量和发生次转变时的损耗模量均为最低,同含水率为18%和30%试件相比,发生次转变时温度最高,含水率为30%试样在所有含水试样中具有最大的黏性。损耗因子的变化表明:所有含水试样均发生玻璃化转变过程,含水率为30%试样的玻璃化转变温度最低。在1～50 Hz之间,不同频率对储能模量、损耗模量及损耗因子影响较小,随着测量频率的升高,各力学松弛过程的描述曲线向高温方向有微小移动。

热分析法测试橡胶堆抗蠕变性能

通过动态热机械分析仪、差示扫描量热仪和热重分析仪测试了橡胶堆的抗蠕变性能。结果表明 ,橡胶交联密度小 ,内、外层胶料的硫化程度相差较大 ,则产品抗蠕变性能差 ;产品使用的补强炭黑活性大 ,造成产品的内耗较大 ,则使产品的抗蠕变性能下降 ;产品橡胶部分的热稳定性差 ,则产品的抗蠕变性能较差。

镁合金变化阻尼特性及其动力学分析方法

基于黏弹性阻尼机理,采用热动态机械分析仪(DMA)系统研究了GW63K型高强镁合金的阻尼特性.从动力学应用的角度给出了该型镁合金阻尼的大小、变化规律、影响因素等特征.首次明确了该型镁合金的阻尼参数在动力学分析中应作为变化量来定性描述,并定量地给出了阻尼随服役环境温度、激励频率变化的规律.对动力学系统中考虑变化阻尼而引起的非线性求解问题,建立了阻尼与时间的依赖关系.基于虚拟激励方法构造平稳问题的拟非平稳随机分析方法,提出了考虑镁合金变化阻尼的随机振动高效数值分析方法.分别对镁合金构件的结构动力学响应进行了数值模拟和实验研究以及对比分析验证.结果表明,基于恒定阻尼与变化阻尼的分析结果差异明显,而基于变化阻尼的动力学模型跟实验结果吻合更好.得出了在对精度要求较高的领域,应当采用变化阻尼模型对镁合金材料结构进行动力学分析的结论.

热老化时间对PA66动态力学性能影响的研究

用动态力学热机械分析(DMA)仪研究了热老化时间对PA66玻璃化转变温度、储能柔量及表观活化能的影响,并分析了产生这些影响的原因。通过试样动态力学性能参数和活化能的突变点确定了PA66的临界失效时间,依据所得的临界失效时间和活化能,以及动态力学性能得到的寿命方程预估了PA66在25℃下的贮存期为40.9年。

RPA与DMA测试炭黑填充胎面胶动态力学性能的比对研究

通过改变炭黑的比表面积,对比动态热机械分析仪(DMA)与橡胶加工分析仪(RPA)检测炭黑填充胎面胶的动态力学性能。结果表明,DMA与RPA测试的炭黑胶料的动态力学性能变化趋势相同,由于RPA制样简便,除低温下,可以采用RPA测试,减少DMA测试的工作量,降低测试成本。

温度及老化程度对变压器绝缘纸板复弹性模量的影响

电力变压器绝缘纸板的复弹性模量与纸板所处温度和老化程度等密切相关,对其进行研究有助于深入掌握电力变压器绕组动力学特性及基于振动信号的绕组机械状态检测技术。文中从材料的粘弹性理论出发,对绝缘纸板进行加速老化试验,使用动态热机械分析仪(DMA)研究了老化纸板在100 Hz应力作用下,在不同温度和老化程度的情况下,储能模量和机械损耗角的变化规律,建立了纸板复弹性模量与温度和老化程度的联系。结果表明,纸板的复弹性模量随着老化程度的增加和温度的升高而降低,机械损耗角的正切值则基本保持不变,其值小于0.055;复弹性模量受温度的影响系数α随老化程度的增加而减小。研究结果对于利用振动信号评估变压器老化及机械状态具有重要的指导意义。

低温保护剂和降温速率对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响

利用动态热机械分析仪(DMA),研究了3种低温保护剂(DMSO、甘油、丙二醇)、4种不同低温保护剂浓度(10%V/V、30%V/V、60%V/V、80%V/V)以及两种降温速率(1℃/min和20℃/min)对猪关节软骨杨氏模量的影响。研究结果表明:在相同的低温保护剂浓度条件下,样品经DMSO处理过的杨氏模量最大,甘油的次之,丙二醇的最小,这是由3种保护剂官能团的水合作用所决定的;随着低温保护剂浓度的增加,杨氏模量也增加,如降温速率为20℃/min时,10%甘油的杨氏模量为1.68 MPa,30%甘油的杨氏模量为2.15 MPa,60%甘油的杨氏模量为2.97 MPa,其它两种低温保护剂也是呈同样的趋势;较慢的降温速率更有利于关节软骨生物力学特性的保存,如新鲜关节软骨的杨氏模量为2.53 MPa,当丙二醇浓度为60%、降温速率为1℃/min时的杨氏模量为2.38 MPa,20℃/min时的杨氏模量为2.25 MPa,其他两种低温保护剂也呈同样的趋势。

基于分布阶Maxwell的黏弹性阻尼材料温频特性研究

黏弹性阻尼材料常处于变温变频的复杂服役条件,其具有明显的温频依赖性。为精准表征黏弹性阻尼材料的动态特性,基于黏弹性理论和分数阶微积分理论,构建了分布阶Maxwell本构模型。从动态温频特性方面开展了参量特征分析,进而探究了模型参数与黏弹性材料动态阻尼特性的映射关系。以硅橡胶为研究对象,开展动态热机械分析仪(DMA)实验并对分布阶Maxwell本构模型进行验证。结果表明:分布阶Maxwell本构模型具有广泛的表征能力,能够准确表征宽温宽频条件下的黏弹性动态力学特性,其阶数αi与储能模量、耗能模量以及损耗因子均呈强正相关,而阶数βj与三者呈弱负相关。

不同分子量热致性液晶聚芳酯相转变温度的测定

为明确分子量较高的液晶高分子(HMTLCP)和分子量较低的液晶高分子(LMTLCP)的玻璃化转变温度、熔融温度以及清亮点温度,利用常规DSC、DMA、介电谱仪、POM、TGA对两种试样进行了测试表征.结果表明,HMTLCP的玻璃化转变温度为100℃,熔融温度为246℃,清亮点温度为334℃;LMTLCP的玻璃化转变温度为110℃,熔融温度为238℃,清亮点温度为278℃.

DMA测量环氧树脂灌封材料线膨胀系数的研究

采用DMA的TMA模式对E51环氧树脂固化物的线膨胀系数进行测试,分析固化剂种类(甲基四氢苯酐(MeTHPA)、4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)、双氰胺(Dicy))、填充粉体种类及用量等因素对其线膨胀系数的影响。结果表明:当T<T_(g)时,E51/Dicy固化物的线膨胀系数小于E51/MeTHPA固化物和E51/DDM固化物;当T>T_(g)时,E51/Dicy固化物的线膨胀系数大于E51/MeTHPA固化物和E51/DDM固化物。分别填充SiO_(2)、Al(OH)3和Al_(2)O_(3)后,环氧复合材料的线膨胀系数较纯环氧材料明显减小,且填充Al_(2)O_(3)的环氧复合材料线膨胀系数最小。同时环氧复合材料的线膨胀系数随无机填料填充量增加而增大,但当无机填料的质量分数达到70%~80%时,线膨胀系数随填充量的变化则较小。

炭黑在不同产地天然橡胶中的分散性对比

用橡胶加工分析仪(RPA)和动态热机械分析仪(DMA)等研究炭黑在不同产地NR中的分散性。结果表明:4种NR相对分子质量从大到小顺序为SMR,SCR,SIR,STR,加工性能从好到差顺序为SIR,STR,SMR,SCR;在填充50份炭黑N220的4种不同产地NR中,SMR中的炭黑分散性最好,STR和SIR次之,SCR最差;4种NR的自补强性能从高到低的顺序为SCR,SMR,SIR,STR;炭黑N220与4种NR的相互作用从强到弱的顺序为STR,SIR,SMR,SCR;填充50份炭黑N220的SMR硫化胶的综合性能最好,SIR和STR硫化胶次之,SCR硫化胶最差;SMR胶料兼具较好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力。

钒磷玻璃结构弛豫的DMA测量研究

玻璃材料发生屈服和玻璃-液体转变(GLT)之前发生的缓慢结构演化和微观局域暗流的机理至今尚未完全清晰.本文采用动态热机械分析仪系统测量了钒磷二元体系玻璃(V_2O_5-P_2O_5)趋向于玻璃化转变点T_g的动态机械弛豫谱和应力松弛谱,在T_β~483 K和T_ρ~543 K p附近发现了类金属玻璃的α和β结构弛豫和应力松弛行为,结果表明,其与纳米局域钒磷暗流结构的缓慢流动有关.实验首次发现了V_2O_5-P_2O_5玻璃的β弛豫的峰高与驰豫速率符合一定的线性对数关系,即ln(Δ)∞μ-ln(v);基于Wang等人提出的唯像理论模型和稳态流体动力学理论给出了合理的物理图像解释;实验和理论良好符合,进一步证明了V_2O_5-P_2O_5玻璃体系中存在纳米局域钒磷暗流结构及其演化行为的结论.并采用KWW方程的非指数因子β_(KWW)把T_g附近结构演化划分为3个阶段:(1)β_(KWW)<0.1 ,纳米局域磷钒分子流体单元区;(2)0.1<β_(KWW)<0.5 ,纳米局域磷钒微晶暗流区;(3)β_(KWW)>0.5 ,宏观流动区.

Mn含量对Fe-Mn合金微观组织和性能的影响

研究了Mn含量对Fe-Mn合金组织性能的影响。通过动态热机械分析仪测试材料的阻尼性能,并采用XRD、EBSD扫描电镜对材料的相成分进行半定量的测定。结果表明,Fe-Mn合金的阻尼性能随着应变振幅的增加呈近似线性增加的趋势;随着Mn含量的增加合金的阻尼性能提高。并且,Fe-Mn合金的强度随着Mn含量的增加而增加,然而韧性逐渐降低。分析认为Mn含量的增加,合金中的ε-马氏体含量逐渐增加,同时ε-马氏体板条得到细化,增加了合金中的阻尼源界面,提高了合金的阻尼性能。