热机械分析(TMA)

热机械分析(TMA)用于表征材料在指定温度和时间段下施加力时的物理性能。 TMA可用于研究粘弹性材料(如有机聚合物)的性能。这些材料表现出粘性和弹性,会影响它们对机械应力的反应。例如,在固定载荷下的斜坡温度条件下,粘弹性材料可以表现出与收缩、膨胀、膨胀和软化等性能变化相关的体积变化。

测量由对样品施加力的探头进行。在应用测试条件之前,在轻力下测量样品长度,其用作初始长度(l0).由于线性位移是改变施加的力或温度的函数。样品长度(dl)的变化由称为LVDT(线性可变位移传感器)的变压器测量。一个示例应用是在样品缓慢加热时监测长度变化。在这种情况下,观察到样品长度的显着变化可以指示相变,例如玻璃化转变(Tg),并且Tg发生的温度可以从长度变化与温度的关系图中计算出来。

热机械分析技术涉及选择合适的探头类型来测量感兴趣的特性:熔点、软化点、玻璃化转变、收缩(收缩)和膨胀系数(CTE)。探头/技术选择基于最适合样品类型的上样类别和感兴趣的特性测量。这些类别是:

压缩力

  • 措施:样品的膨胀和收缩
  • 措施:样品渗透

张力

  • 仅适用于薄膜或纤维
  • 措施:样品的膨胀和收缩

压缩力或张力

  • 强制斜坡或阶梯力来评估尺寸变化时的变化负荷
  • Isostrain:测量材料加热时将应变保持在指定的恒定值所需的力的大小

理想用途

  • 测量聚合物的玻璃化转变温度 (Tg)
  • 聚合物、复合材料或无机物的热膨胀系数 (CTE)
  • 低于和高于Tg的CTE差异
  • 加工或物理老化前后软化温度的差异
  • 后固化对玻璃化转变温度的影响
  • 零件在工作温度和负载下的尺寸稳定性
  • 薄膜或层状复合材料的热机械行为随加载方向的变化:“机器”和“横向”或“面内”和“面外”
  • 取向薄膜的收缩率

优势强项

  • 样本量小
  • 低力范围
  • 力变化:线性和逐步
  • 可编程温度:(1) 连续加热和冷却循环,(2) 等温

缺点限制

  • 批量样本量范围:
    • 0.5 mm 至 26 mm(z 轴,即高度或厚度)
    • 用于扩展的平行面
    • 相当平坦,便于穿透
    • 5 mm 至 10 mm(x 和 y 尺寸,即宽度和长度)
  • 薄膜/纤维尺寸范围
    • 最大样品厚度(均匀)= 1 mm

技术规格

  • 工作温度:-150-1,000° C
  • 温升:1-20°C/分钟
  • 力范围:0.001 至 2 N (204 g)
  • 操作模式:标准

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