动态热机械分析仪

动态热机械分析仪的工作原理是什么？仪器以选定几何形式夹持试样，施加正弦应力或应变并测量响应。由于黏弹材料响应并非瞬时，应变相对应力滞后一个相位角，振幅比与相位角共同给出复数模量。其实部为储能模量，表示每周期储存的弹性能；虚部为损耗模量，表示以热形式耗散的能量；两者之比为阻尼因子（tan delta），其峰值即玻璃化转变温度。测量可采用单悬臂或双悬臂、三点弯曲、拉伸、压缩或剪切模式，几何形式根据样品刚度选择。0.5 至 5 摄氏度每分钟的升温、0.01 至 100 赫兹的频率扫描以及单频或多频运行，可导出活化能、固化曲线和主曲线。## 动态热机械分析仪有哪些型号？- 台式动态热机械分析仪：台式动态热机械分析仪施加最高约 20 牛顿的振荡载荷，配可互换夹具，覆盖弯曲、拉伸、压缩和剪切模式。- 高力值动态热机械分析仪：高力值动态热机械分析仪在三点弯曲或压缩模式下可施加数百牛顿的作用力，可测量刚性复合材料、金属、陶瓷和硬质泡沫。- 薄膜与纤维动态热机械分析仪：薄膜与纤维动态热机械分析仪在拉伸模式下施加很小的作用力并具有高位移分辨率，可测量薄膜、单丝、纤维、胶带和涂层。- 湿度可控动态热机械分析仪：湿度可控动态热机械分析仪在样品腔上配置湿度发生器，可在设定相对湿度和温度下测量黏弹性能。- 浸没式动态热机械分析仪：浸没式动态热机械分析仪测量浸在液体或缓冲液中的试样的黏弹性能，这对水凝胶、生物组织和必须保持水合的材料至关重要。## 如何选择合适的型号？首先选择夹持几何形式，因为它决定试样尺寸和可用刚度范围：三点弯曲适合刚性棒材，单悬臂和双悬臂适合中等模量塑料和复合材料，拉伸适合薄膜和纤维，压缩或剪切适合软质凝胶和泡沫。然后使力量程与材料匹配：较硬样品和复合材料需要更大作用力和刚性机架，薄膜和凝胶需要很小的作用力和高位移分辨率。应核查温度范围和降温系统，因为低于室温的玻璃化转变需要液氮。频率范围、多频能力和主曲线生成软件对研究重要，而对质量控制而言，带规格限值的简单温度扫描即可。对水凝胶、生物样品或潮湿环境，应确认仪器可配浸没或湿度附件。## 动态热机械分析仪用于哪些领域？动态热机械分析仪广泛用于复合材料和层压板黏弹性表征、弹性体和橡胶配方检测、热固性材料固化监测、涂层和胶粘剂性能、生物材料和水凝胶力学。## 适用哪些标准与认证？动态热机械分析仪相关工作通常依据 ASTM D4065、ASTM D5023、ASTM D5024、ASTM D5026、ASTM E1640、ISO 6721-1。CE 等仪器认证需按具体配置逐项确认，不作默认承诺。## 采购前需要考虑哪些要点？试样几何尺寸必须精确测量，因为弯曲模式下的模量取决于厚度的三次方，拉伸模式下取决于横截面积，尺寸误差会被放大。夹持试样时不应产生预应力或滑移，应确认所测刚度处于仪器的可靠范围内，并通过改变振幅重复测量来检查线性。应用有证刚度标准或参考物质校准仪器，并记录每次运行的几何尺寸、振幅、频率和气氛。注意较高升温速率下的热滞后会使转变温度偏高，以及夹具膨胀可能带来表观应变。对热固性材料，应采用多频模式进行固化测试，以便区分凝胶化和玻璃化。高于室温的测量需要吹扫气以防止氧化，弹性体尤其如此。