热分析技术在弹性体材料中的应用

热分析技术是评价弹性体材料热行为的主要手段之一。通过热分析技术全面深入地研究弹性体的物化特性,对改善和提高弹性体的应用性能具有重要的现实意义和价值。本文介绍了常见的热分析方法,包括:差示扫描量热法(DSC)、热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMA)、热重分析(TGA)技术及热分析联用技术在弹性体材料中的应用研究进展。综述了热分析技术表征弹性体材料的特点及优势,同时展望了热分析技术的应用前景。

温度校准和温度平衡罩对DMA测试基材T_(g)的影响

通过对覆铜板基材进行动态热机械分析(DMA),研究了温度校准和温度平衡罩对DMA测试覆铜板基材玻璃化转变温度(T_(g))影响。结果表明,在使用金属标准物质对DMA进行温度校准时,应在较低的温升速率下进行。DMA温度平衡罩适用于使用双悬臂、三点弯曲模式,不适用于拉伸模式测试样品的T_(g)。

锂离子电池隔膜的DMA性能对比研究

通过动态力学热分析(DMA)方法对三种商用隔膜的力学性能、热稳定性能进行对比研究,并将三种隔膜装配成锂离子电池分别在常温和45℃下循环200周,进一步研究其循环稳定性能。结果表明:PP膜具有相对优异的热稳定性和循环性能;TC膜新膜以及常温下循环后具有最好的力学性能和优异的热稳定性,但是在45℃下循环200周后,其力学性能和热稳定性有明显劣化,显示了较差的长期热稳定性。

半胱氨酸改性聚丙烯膜的热稳定性与力学性能

通过热力学分析、热重分析、力学分析研究半胱氨酸改性聚丙烯膜的力学性能及热稳定性,考察半胱氨酸改性聚丙烯膜的实用性。研究表明:紫外光在N2气氛中对聚丙烯中空纤维膜力学性能无明显影响,但空气中紫外光照可造成PP膜断裂强力的下降;经过半胱氨酸改性后,改性膜的断裂伸长率随接枝率的增加而降低,且玻璃化转变温度也随之降低,即大分子柔性增加;改性膜表面的半胱氨酸接枝侧链热稳定性较差,在N2、O2中的最高使用温度分别是212.4、191.5℃。

吡啶基官能化SBS热塑性弹性体热老化研究

采用动态力学分析(DMA)法和红外光谱(FT-IR)法,研究了不同老化条件下SBSVP(吡啶基官能化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)的热老化行为。结果表明:SBSVP在无氧热老化过程中,其降解反应与交联反应并存,并发生动态变化;低于160℃时以降解反应为主,超过160℃时交联反应占优势,聚合物交联密度变化是导致材料储能模量及玻璃化转变温度发生相应变化的主要原因;SBSVP热老化后,其分子链中的C=C键含量降低,说明老化主要发生在PB链段;SBSVP在热老化过程中,老化温度对其影响程度大于老化时间。

毛竹竹青片的动态热机械分析

由于煤炭、石油等能源资源来源有限且存在严重的污染问题,风能已成为解决全球能源问题的关键所在。本研究针对风电叶片复合材料中重要的增强相材料——毛竹竹青,进行全面的动态热机械分析研究测试,找出整根毛竹竹青中物理力学性能最佳部分,为风电叶片复合材料的开发生产打下基础。

可膨胀石墨填充高回弹聚氨酯泡沫塑料的热性能

在原料中添加可膨胀石墨(EG),一步法合成高回弹聚氨酯泡沫(PUF).热导率试验表明,随着PUF内EG质量分数的增大,PUF的热导率呈现上升趋势.热重分析(TGA)试验表明,EG的膨胀与PUF的第一步热分解同时发生,EG使得PUF的两步热解略微延迟,但加速了PUF的热解速率,EG未参与PUF的热分解.差示扫描量热法(DSC)研究表明,EG膨胀之前其较小影响PUF吸热,但此后膨胀炭层延缓了PUF分解时热量的释放.利用动态热力学分析(DMA)研究了添加EG前后PUF的储能模量、损耗模量和损耗因子随温度变化情况,结果表明适量添加EG可提高PUF的阻尼性能.在750℃时高温裂解PUF,经气相色谱-质谱分析表明,添加EG前后的PUF分解产物的种类和质量分数相似.

脲醛树脂胶接耐久性评价

利用动态热分析(DMA)技术,对不同条件下合成的脲醛树脂胶接耐久性能进行测试。结果表明,缩聚反应阶段物质的量比对脲醛树脂耐久性能有较大影响,而且,受甲醛(F):尿素(U)缩聚反应后期阶段物质的量比的影响,表现出了不同的耐久性能。即F:U比值越大,胶接耐久性能相对越差。不同固化剂对树脂的胶接强度和耐久性能也有一定程度的影响,特别是当F:U比值越小时,对固化剂选择的要求大于F:U比值较大时的情况。

马来麻竹生物质风电叶片的制造与评价

针对目前玻璃钢风电叶片存在的不可再生利用的问题,利用动态热机械分析仪(DMA)检测1～4 a竹龄的马来麻竹竹青试件的常温存储模量值,用于作为最佳的风电叶片复合材料的增强相使用,再按不同竹龄将马来麻竹竹青制成竹青层积材,利用INSTRON 5582万能力学试验机对马来麻竹竹青层积材分别进行检测。实验证明:随着马来麻竹竹龄的增加,马来麻竹竹青试件的常温存储模量值也相应的增加,也就是说,在常温条件下,马来麻竹竹青的刚性随马来麻竹竹龄的增加而增加,但是马来麻竹到了一定竹龄后,其竹青的刚性渐渐趋于稳定。一般3 a生的成熟马来麻竹的竹青部分的常温存储模量位于1010Pa(10 GPa)数量级以上,一般能满足作为风力发电叶片复合材料中增强相材料的使用。由3 a生的成熟马来麻竹竹青制成的竹青层积材复合材料,其物理力学性能均达到或超过目前国外风电叶片在用的常规木材/环氧层积材。

不同竹龄毛竹增强相的动态热机械研究

利用动态热机械分析仪检测不同竹龄的毛竹,实验证明:在常温条件下,毛竹竹青的刚性随毛竹竹龄的增加而增加,当毛竹到了一定竹龄后,其竹青的刚性渐渐趋于稳定。一般5～6年生的成熟毛竹的竹青部分的常温存储模量位于10^(10)Pa(10GPa)数量级以上,一般能满足做为风力发电叶片复合材料中增强相材料的使用。因此,最佳的风力发电叶片复合材料增强相材料是5～6年生的成熟毛竹。

D2-FBGA热循环载荷下的结构参数优化

利用动态机械分析仪(DMA),测定环氧模塑封材料(EMC)的粘弹性数据;经过数据拟合处理,得到有限元仿真所需的相关参数。将D2-FBGA中芯片厚度、粘结剂厚度、部分EMC厚度及基板厚度作为优化参数,选用正交实验设计,建立了这四个参数的正交表;并用MSC、Marc,计算了D2-FBGA在热循环载荷下的热应力分布。通过统计软件stata,建立了最大等效应力与上述参数的关系的回归方程;分析了各个结构参数对器件最大等效应力的影响程度;使用单纯形法,得出一组最优结构参数及对应的最大等效应力值。结果表明:通过优化,器件的最大等效应力从90.58 MPa下降到66.84 MPa,优化效果明显。

二氧化硅在CCL中的应用研究

为了给铜箔积层板设计提供科学指导,采用动力学分析(DMA)和热力学分析(TMA)等表征手段,研究了二氧化硅和硅烷偶联剂对产品尺寸稳定性及力学强度的影响。结果表明(:1)二氧化硅(未使用硅烷偶联剂处理)添加比例为30%时,热膨胀系数为2.76%,产品的储能模量和力学损耗tanδ拐点温度分别达到15615MPa和163.53℃,产品的尺寸稳定性和力学强度最好。(2)二氧化硅和硅烷偶联剂添加比例分别为25%和1.5%时,产品的储能模量和力学损耗tanδ拐点温度分别达到14644MPa和169.5℃,表明添加硅烷偶联剂能够显著提高产品的力学强度。

真空热循环对碳/双马来酰亚胺复合材料低速冲击性能的影响

对T700/HT280复合材料进行真空热循环处理(-140~180℃,10-3 Pa),分别测试真空热循环处理前后复合材料的质损率、动态力学性能和低速冲击性能。采用宏观目视、超声C扫描和有限元分析对低速冲击损伤状况进行分析、表征和模拟。结果表明,随真空热循环次数的增加,由于发生析气效应,T700/HT280复合材料及基体树脂的质损率先急剧升高然后趋于平缓。经历真空热循环处理后T700/HT280复合材料出现了一定程度的后固化、热老化和局部界面脱粘。低冲击能时主要损伤模式为基体树脂受到压缩,高冲击能时主要损伤模式转化为基体开裂、复合材料分层。有限元模拟结果与实验结果吻合。随冲击能量的增大,复合材料吸收能增加。冲击能量为30~40 J条件下,吸收能可以有效地表征出真空热循环对复合材料的环境损伤效应。

造纸法再造烟叶基片干燥过程中的热分析

为解决造纸法再造烟叶基片湿片在干燥过程中强度较低的问题,采用热重分析仪和动态热机械分析仪对木浆、烟梗、碎叶、碎末4种单一原料湿片及再造烟叶基片湿片进行了分析。结果表明:①5种原料湿片干燥脱水速度的快慢顺序依次为烟梗湿片>木浆湿片>碎末湿片>碎叶湿片>再造烟叶基片湿片;②在5℃/min的升温速率下,木浆湿片的储存模量及损耗模量的峰值远高于再造烟叶原料湿片。木浆的添加有助于提高再造烟叶基片湿片的内结合力,并提高再造烟草基片的力学性能。

EMC材料参数对微电子封装器件热应力的影响

利用动态机械分析仪测定环氧模塑封（EMC）材料的粘弹性数据,并用广义麦克斯韦模型表征了EMC材料的粘弹松弛特性;利用热机械分析仪获得了EMC材料在不同温度时的尺寸变化量,并通过线性拟合得到了EMC材料的热膨胀系数。使用有限元软件MSC Marc分别模拟了基于EMC粘弹性、弹性两种不同性质时,QFN器件在-55~＋125℃温度条件下热应力分布,并分析了热膨胀系数对热应力的影响。结果表明：QFN器件的最大热应力出现在粘接剂、芯片和EMC材料的连接处,有限元分析中EMC的材料性质和热膨胀系数会对热应力产生较大影响。