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美國TA固體力學性能熱分析儀RSA-G2

先進的固體力學分析平臺

描述

RSA-G2是高級的固體力學性能分析測試平臺。電機-傳感器分離式技術使得RSA-G2還能執行蠕變與回復、應力松弛、連續應力、連續應變速率、恒應變、恒應力、疲勞、多波、任意波形和介電等測試。RSA-G2因獨特而廣泛適用于研發和質量控制。RSA-G2的高性能源自于第四代雙頭力學分析技術，新設計的強制對流爐能精確、準確控制環境溫度，豐富多樣的測量夾具可使用 廣樣品形狀和剛度范圍應用，除此之外還可執行浸泡測試。RSA-G2 整合節點分析技術，可單獨或同步執行介電測試。

性能

動態力學分析，DMA

DMA是測量材料黏彈性能 為常用的測試技術。這里黏彈性能主要通過施加正弦應變（或應力）并量測響應的正弦應力（或應變）以及二者之間的相位差。對于理想黏性材料，相位差則為90°。黏彈材料依賴于施加的形變速率會表現出介于兩者理想值之間的相位差。下圖展示了這些正弦響應及對應獲得的黏彈參數。黏彈參數在變形幅度、頻率、時間和溫度等變化的條件下進行量測。

應變掃描

該測試模式中，頻率和溫度是固定不變，應變變化。應變掃描常用于獲取材料的線性黏彈區（LVR）。由于在線性黏彈區內進行測量時材料分子的排列不會遠離其平衡態，能真實反映其內部動力學過程，因此，可有效探測結構與性能之間的關系。圖3是填充彈性體使用雙鼻梁夾具在10Hz下應變掃描結果。可以看出，模量在應變約0.1%之上開始出現下降，意味著線性黏彈區結束。超出線性黏彈區進行測量，則應力對正弦應變的響應不再為正弦。RSA-G2能收集非線性響應的高倍頻信號。下圖展示了在每一應變下，3倍頻對基頻的強度比。應變掃描還被用于了解橡膠的馬林斯效應或比較材料的回彈性。

溫度掃描

變溫測試

該測試是DMA實現中 常用的模式。在一定的溫度范圍內量測黏彈性是探測α轉變（玻璃化轉變）、玻璃化轉變溫度以及次級β或γ轉變 靈敏的技術手段。在變溫測試中，溫度通常線性控制，典型的升溫速率為1-5℃/min。應變控制在線性黏彈區內，頻率可施加1個或多個進行量測。

聚碳酸酯的變溫測試

圖4展示的是聚碳酸酯使用單臂梁進行的變溫測試結果。可以看出，從玻璃態的熔融態的各個轉變完全被捕捉到，足以說明RSA-G2的技術實力。轉變溫度可由多種方式標定，如儲能模量的轉變點以及損耗模量或損耗因子的峰等，得到溫度值依賴于所采用的方式。

PPS在多個頻率下的變溫測試

由于玻璃化轉變是動力學轉變，因此，測量結果很大程度上依賴于變形頻率。當振蕩頻率升高時，分子松弛只能在高溫下發生，因此，玻璃化轉變將移向高溫。圖5展示的是頻率對聚酯硫醚玻璃化轉變的影響。可以看出，在轉變區，無論是損耗因子的形狀和強度還是儲能模量的斜率均受頻率影響。

時間掃描

頻率掃描

在該測試模式中，溫度和應變固定不變，頻率進行變化。圖6展示的是線性均聚物的動態模量對頻率的黏彈指紋圖譜。既然頻率是時間的倒數，那么曲線也可以看做力學響應的時間依賴性，短時間尺度對應于固體行為而長時間尺度對應于流體行為。動態模量的大小和形狀依賴于分子結果。頻率掃描常用的測試范圍通常限定于0.1 – 100Hz范圍內。圖7展示的是壓敏膠在70℃使用剪切三明治夾具進行的頻率掃描。在當前的溫度和頻率范圍內，樣品處于其末端區。

階躍測試：蠕變和應力松弛

在該測試模式中，溫度階梯式施加。在每個溫度階梯，樣品被置于恒溫環境中并設定合適的平衡時間以確保材料溫度均勻一致，然后，在線性黏彈區內施加一個或多個頻率進行測試。

圖8展示的是壓敏膠在40-80℃溫度范圍內每10℃溫度臺階頻率0.1-100Hz范圍內進行掃描。在各個溫度上，儲能模量對頻率作圖。該測試模式主要用于時溫疊加研究。

時溫疊加（TTS）通過一系列不同溫度下的頻率掃描擴展測試的頻率范圍。圖9展示的是ABS在參考溫度25℃疊加得到的主曲線。可以看出，頻率范圍由 初的兩個數量級擴展到14個數量級。

恒變力,恒應力測試

在測試模式中，溫度、應變和頻率均固定不變，測量黏彈性能對時間的變化。時間掃描能獲得如化學反應、疲勞等結構隨時間變化過程的重要信息。

圖10展示的是涂飾在玻璃布上的兩組分環氧樹脂使用雙臂梁進行的時間掃描。起始時，模量較低；當環氧固化變硬時，模量開始增長。

美國TA熱分析儀 固體力學性能分析測試平臺 RSA-G2參數
 

*注：標準夾具 高使用溫度500℃；若要在500℃到600℃范圍內測試則需要特殊夾具