DSC与DMA研究方法1.ppt

碳纤维增强环氧树脂 玻璃纤维增强PBT 聚酯在宽温度范围的DMA曲线 DSC和DMA测试技术思考题 简述差示扫描量热法（DSC）的原理，列举DSC在材料研究中的应用，玻璃化转变温度如何获得？ DSC测试对样品的要求？影响测试结果的因素有哪些？ MDSC相对DSC的优势是什么？ DMA的原理是什么？对样品的要求？ 从DMA图谱如何体现共混物的相容性？DMA损耗峰的宽窄表示相态结构的什么特点？ T4T-PTMO1000 /PDO的相态结构 A：是由PTMO分子链构成的无定形区， B：是均一链长的T4T构成的结晶相，片晶的厚度为T4T的链长； C：T4T-PDO聚合物的无定形相， D：T4T-PDO聚合物的结晶相，其中 PDO参与了结晶， E：处于晶体的边缘，以邻近折叠形式存在的PDO链， 随增塑剂含量的增加，其α转变区域向低温移动；在α转变后的Eˊ增加说明由于链段的运动有利于于结晶进程，而增塑剂含量越高则越有利于结晶。因此增塑后PLA的结晶区对链段运动有一定的限制，导致损耗峰tanδ的峰高因增塑剂含量增加而降低。 2.研究材料结构与性能的关系 聚氧化乙烯增塑聚乳酸（PLA）的DMA曲线 聚丁二烯／聚苯乙烯共混（HIPS）的DMA曲线 由损耗峰反映相的体积含量： 图中曲线1是纯PS； 曲线2为橡胶10％的机械共混(其形态为单向连续的不规则分散相结构)； 曲线3，4为橡胶为5%和10%的本体共聚合HIPS，橡胶颗粒呈蜂窝状结构，橡胶相占据更大表观体积。 所以曲线3的峰值高于曲线2。 3. 表征高聚物材料的微相结构 具有不同结晶度的PP和不同交联度的PU的DMA曲线 从下自上结晶度增大，转变峰越小 无定型区体积越小。 从左到右交联度增大，转变峰移向高温 4. 研究高聚物链的相互作用 SiO2/PTMO复合体系中SiO2与PTMO大分子链的作用使模量增大，Tg迅速增加。说明PTMO链段受到SiO2网络的强烈作用。 不同NCO/OH摩尔比的聚氨酯的DSC曲线 NCO/OH摩尔比增大（1.2, 1.6, 2.0, 2.2)，发生化学交链，玻璃化转变温度移至高温，峰变宽。 异氰酸酯(NCO)与羟基(OH)反应生成氨基甲酸酯) 三. 影响DMA测试的因素(作用频率和升温速度) 在频率为1HZ的扭摆测试时由峰所对应的Tg与DSC测定的Tg（mid）接近，当频率提高1个数量级时，Tg提升约7℃。 DMA的升温速率通常要低于DSC，3℃－5℃min-1 由DMA谱求取Tg，可以由突变处的切线交点或和峰顶所对应的温度作为Tg。 Ａ：0.1; B:0.31; C:1.0; D:3.1; E:10.0; F:31.1; G:100 损耗角正切，或称力学损耗因子反映高聚物分子链段在运动时受到的内摩擦力，损耗角正切愈大，表明链段的运动的阻力大，越跟不上外力的变化，即滞后严重。 高聚物的内耗大小与分子本身结构有关，一般柔性分子滞后较大，刚性分子滞后较小; 高聚物分子上具有较大或极性的取代基时，会产生较大的内耗，因为这些基团可增加运动时的内摩擦。 内耗的大小与温度有关，在低于Tg 较远的温度下，高聚物受外力作用后形变很少 ，内耗很小；温度高于Tg时，链段运动自由，内耗也减小； Tg 附近内耗最大，因为链段开始运动 ，摩擦阻力大，内耗也增大。 在固定频率下，对温度（T）作图得到力学损耗温度谱，一般含有多个内耗峰，对应不同的运动单元和多种运动方式。 影响内耗的因素 * * DSC与DMA在材料研究中的应用 DSC和DMA属于热分析技术 热分析（thermal analysis,TA）是指用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法。 国际热分析协会于1977年将热分析定义为：“热分析是测量在程控温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术。” 方 法 测量的物理性质 差热分析（DTA） 温度 示差扫描量热(DSC) 热焓 热重分析（TGA） 质量 动态力学分析（DMA） 模量、力学损耗 一. 差热分析和示差分析的基本原理 差热分析（DTA）指在相同的程控温度变化下，测量样品与参比物之间的温差（ΔT）随温度（T）的变化关系。从差热曲线，即ΔT- T曲线中出现的差热峰或基线突变的温度对应于高聚物的转变温度或高聚物发生的吸热和放热现象。 示差扫描量热法（DSC）指在相同的程控温度变化下，用补偿器测量样品与参比物之间的温差保持为零所需热量对温度T的依赖关系，它在定量分析方面的性能明显优于DTA。DSC谱图的的纵坐标为单位质量的功率(mW/g)。 与DTA相比，DSC对热效应的相应更快、更灵敏、峰的分辨率更好，更有利于定量分析。 示差扫描量热法(DSC） 差热分析(△T与T的关系)