TMA原理及应用ppt课件.pptx
TMATMA原理及应用原理及应用Thermomechanical Analysis 无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能高分子粘弹性高分子粘弹性静态热机械分析静态热机械分析(TMA)(TMA)TMATMA应用应用无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能定义：在外力作用下，聚合物材料既不像液体那样完全表现为粘性，也不像固体那样完全表现为弹性，而是介于弹性材料和粘性材料之间，具有强烈的作用时间速率依赖性的行为。外力变化时，链段的运动跟不上应力的变化，应变落后于应力，产生相位差。理想弹性体，=0，外力功 势能 动能;理想粘性体，=/2，外力功 热量；聚合物，O /2，外力功 动能&热能高分子粘弹性高分子粘弹性 无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能虎克定律虎克定律 Hooke s law理想弹性体E：弹性模量 ：应力 ：形变e es sEt1tt200t1tt200形形变变对对时时间间不不存存在在依依赖赖性性无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能牛顿定律牛顿定律 Newtons law理想黏性液体：粘度 ：剪切速率.s s.1/t1tt200t1tt20e e2外外力力除除去去后后完完全全不不回回复复形形变变与与时时间间有有关关无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能当聚合物材料受到交变应力=0sint作用时，因为应变滞后于应力一个相位角，故应变为=0sin(t-)，展开:=0sint cos cost sin =0sint cos+sin(t-/2)sin高分子粘弹性高分子粘弹性cos t=cos(t-/2+/2)=cos(t-/2)cos/2-sin(t-/2)sin/2 =-sin(t-/2)储能模量 (应力和应变幅值的比值)损耗模量 复合模量 G*=G+G(复数形式)动态模量 G=|G*|=(G2+G2)1/2 损耗/阻尼因子 tan=G/G（反映了力学损耗的大小，与 聚合物分子链链段运动能力紧密相关)无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能高分子粘弹性高分子粘弹性t0理想弹性体理想弹性体理想粘性体理想粘性体交联高聚物交联高聚物线形高聚物线形高聚物 (固定/交变应力或应变下的粘弹性行为)粘弹性分类静态粘弹性：动态粘弹性：蠕变、应力松弛滞后、内耗无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度-形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线线型非晶态聚合物是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。典型的温度-形变曲线如图所示，相应的模量-温度曲线同样用于反映分子运动（曲线形状正好倒置）。ABCD E0TgTfT/形变形变%A-A-玻璃态；玻璃态；B-B-过渡区；过渡区；C-C-高弹态；高弹态；D-D-过渡区；过渡区；E-E-粘流态粘流态T Tg g-玻璃化温度；玻璃化温度；T Tf f-粘流温度粘流温度TbTb是高聚物材料在受强外力作用时，从韧性断裂转变为脆性断裂时的温度，是塑料的最低使用温度。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能物理状物理状态运运动单元元力学行力学行为特征特征 应用用玻璃态Tg键长键角侧基 形变小(0.010.1%),可逆,遵循胡克定律,属普弹形变,弹性模量大。塑料纤维高弹态TgTf链段形变大(1001000%),形变可逆,弹性模量较小。橡胶粘流态TfTd链段大分子链形变不可逆,属永久形变,无强度。流动取决于相对分子质量大小。油漆粘合剂成型加工线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度线形非晶态聚合物的温度-形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能定义：热分析是在程序控温下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。静态热机械分析TMA(Thermomechanical Analysis)，是在恒定(非交变负荷)作用下测量试样形变(一维尺寸)随温度变化的技术。提供信息：线胀系数CTE、粘度、相转变温度、应力应变关系、软化温度、加热时的尺寸稳定性、粘弹行为、由同质多晶现象引起的体积变化，纤维或薄膜的收缩和膨胀。静态热机械分析静态热机械分析(TMA)(TMA)无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能TMATMA原理图原理图吹扫气体(purge gas)：惰性气体、空气、反应气体（无毒、不易燃烧），N2，O2，CO2，空气等。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能静态热机械分析静态热机械分析(TMA)(TMA)项目目参数参数型号TMA402 F1炉体Steel/SiC支架Al2O3/Fused Silica温度范围-1501550加载力范围0.01m3N加载力种类8种无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能静态热机械分析静态热机械分析(TMA)(TMA)恒定载荷线性载荷阶梯力单个三角形脉冲单个矩形脉冲连续矩形脉冲连续三角形脉冲正弦脉冲注：频率0 1Hz，区别DMA频率50Hz动态负载TMA(DLTMA)粘弹信息 无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能静态热机械分析静态热机械分析(TMA)(TMA)形变：拉压弯剪拉伸、压缩、弯曲、剪切。试样支架系统能满足不同几何形状和类型的试样。石英支架系统：支架可以分为测试膨胀(压缩针入)、拉伸、三点弯曲三种支架；推杆分为针入、压缩、拉伸、弯曲四种推杆。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能压缩模式：-1501000最长30mm直径12mmL三点弯曲模式：-1501000两支撑点间距1020mm最大样品尺寸245mm针入模式：-1501000最长30mm直径12mm拉伸模式：-1501000最大样品尺寸3081mm无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能实验测试流程图：实验测试流程图：无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能热机械曲线的形状取决于聚合物的：分子量、化热机械曲线的形状取决于聚合物的：分子量、化学结构和聚集态结构、添加剂、受热史、形变史、学结构和聚集态结构、添加剂、受热史、形变史、升温速度、受力大小等诸多因素。升温速度、受力大小等诸多因素。升温速度快，升温速度快，TgTg、TfTf会高些；应力大，会高些；应力大，TfTf会降低，会降低，高弹态会不明显。因此实验时要根据所研究的对高弹态会不明显。因此实验时要根据所研究的对象要求，选择测定条件，作相互比较时，一定要象要求，选择测定条件，作相互比较时，一定要在相同条件下测定。在相同条件下测定。热机械曲线的影响因素热机械曲线的影响因素无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 线胀系数线胀系数CTECTE、粘度、相转变温度、应力应、粘度、相转变温度、应力应变关系、软化温度、加热时的尺寸稳定性、粘弹变关系、软化温度、加热时的尺寸稳定性、粘弹行为、由同质多晶现象引起的体积变化，纤维或行为、由同质多晶现象引起的体积变化，纤维或薄膜的收缩和膨胀等。薄膜的收缩和膨胀等。TMATMA应用应用25 100 200 300TemperatureExpansion1234聚合物在小的压缩负载下的典型TMA曲线：1.玻璃化转变之前的膨胀 2.玻璃化转变温度（斜率的变化）3.玻璃化转变之后的膨胀 4.塑性形变无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一个PC ABS 的TMA曲线线性膨胀系数玻璃化转变温度无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能环氧树脂的热膨胀环氧树脂的热膨胀（膨胀方式膨胀方式）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能P P的软化的软化（针刺方式针刺方式）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能PETPET薄膜的测定薄膜的测定（拉伸方式拉伸方式）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能聚酰亚胺薄膜的热膨胀聚酰亚胺薄膜的热膨胀聚酰亚胺薄膜的热膨胀聚酰亚胺薄膜的热膨胀（）（）（）（）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能涂涂膜膜的针刺测定的针刺测定（）（）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能磁磁带的收带的收縮縮应力测定应力测定（）（）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能涂涂涂涂膜膜膜膜的机械的机械的机械的机械特性（）特性（）特性（）特性（）无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能PETPETPETPET，由动态加载，由动态加载，由动态加载，由动态加载TMATMATMATMA所测得的固化曲线所测得的固化曲线所测得的固化曲线所测得的固化曲线PET Physical Curing by DLMA100mOnset 69.24Curing40 60 80 100 120 140 Sample:PET Film 0.3mm,0.4100mm 在70C的玻璃化转变温度下，采用平均为0.10 N的小负载时没有明显的压痕，相反，样品由于先前的定向膜应力释放而慢慢变厚。在Tg以上由于周期性负载变化，样品表现为软弹性体，在95C达到最大的振幅。进一步加热时，样品承受了大约15 m的塑性变形；同时，当振幅增加时，由结晶所致的物理固化开始出现，在140C达到了最后的结晶度，样品再次变硬。和化学反应不同，物理固化发生的时间很短，并且可通过熔化晶体的方式使得物理固化变为可逆的。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能应用应用应用应用DSCDSCDSCDSC和和和和TMATMATMATMA技术研究技术研究技术研究技术研究 PTFEPTFEPTFEPTFE同质多晶现象同质多晶现象同质多晶现象同质多晶现象20m1mW PTFE的结晶区域以三斜晶体II 的形式存在于19C以下，在19C与30C之间，六边形IV 是稳定的，加热时，它转变成六边形I，转变热分别为13.4和2 J/g左右。TMA,axialTMA,radialExpansivity,axialIntegral -96.36 mJNormalized -4.70J/g 由于生产过程的影响，PTFE棒是各向异性的，从两个方向测到的膨胀曲线很好的表明了这点。在TMA曲线上30C处只有一条模糊的肩峰，在膨胀曲线上可以清晰地看到IV-I 转变。由于热惰性，该曲线比DSC曲线要宽。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 对于在-40C 的玻璃化转变，样品的第一次加热和第二次加热的DSC曲线是相同的；而DSC熔化峰在形状上是不同的。第一次加热时，由于样品在25C 下贮存，因此它显示在25C有一个熔化裂口。在贮存期形成的晶体结构在55C附近熔化，从而形成了多余的熔化峰。用用用用DSCDSCDSCDSC和和和和TMATMATMATMA表征表征表征表征E/VACE/VACE/VACE/VAC的特性的特性的特性的特性 100m10mWTMA,1st runGlass TransitionOnset-40.53TMA,2nd runGlass TransitionOnset-39.99DSC,1st runGlass TransitionOnset -45.25Midpoint-34.63 DSC,2nd runGlass TransitionOnset -39.01Midpoint-33.631-50 0 50 在玻璃化转变之后，TMA 曲线有很大的不同。在第一次加热时，软膜的蠕动减少了石英垫片间的距离。65C时在0.02 N/28 mm2=0.7 mN/mm2（直径6 mm）的较低压缩应力下，开始产生塑性变形。第二条曲线显示出在65C 时由于尺寸稳定性变差所产生的明显膨胀。无忧PPT整理发布为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能Thank you!Thank you!
