聚合物材料的动态力学分析.ppt

五、评价聚合物的耐寒性和抗冲击性： 材料的耐低温性能取决于在低温下分子结构中是否存在小的运动单元的运动。通过测定DMA谱图中的低温损耗峰来判断：低温损耗峰的温度越低，材料的耐寒性越好。 右图中，曲线1，ABS中作为分散相的是聚丁二烯；曲线2分散相是丁苯橡胶；曲线3分散相是丁腈橡胶。-80oC、-40oC、-5oC分别对应了它们的Tg转变温度。由于丁二烯的链段活动能力最强，Tg最低，这种ABS耐寒性最优。 用CPE-g-VC改性PVC的抗冲击性能。 图a表示的CPE-g-VC/PVC曲线是采用不同的接枝物（CPE-g-VC）投料量，但含量相同。图b表示的共混体系是使用相同的接枝物投入量而其含量不同。从图a看出，低温损耗峰值虽略有变化，但高温峰值近乎相同。图b中的高温峰值和低温峰值都有变化。 材料的常温冲击性能表明：仅有低温损耗峰值的变化，常温冲击并未得到改善，只有低温tanδ峰值升高，同时高温PVC的tanδ或E’’值降低，该材料冲击性能才能得到显著改善。 图a 图b 1. 研究耐热性： 测定聚合物的DMA温度谱，不仅可以获得以力学损耗峰顶或损耗模量峰顶对应的温度表征聚合物耐热性的特征温度Tg，而且还可得到模量随温度变化的情况。因此比工业上常用的热变形温度和维卡软化点更科学。同时，还可根据具体产品使用的刚度（模量）要求，准确确定产品的最高使用温度。 例如：PVC与Nelon6耐热性比较。 用热变形仪测得尼龙6的热变形温度为65oC，而PVC热变形温度为80oC。但如果由此判定PVC耐热性高于尼龙6，显然是不正确的。 六、研究聚合物的耐热性和老化性： PVC与尼龙6的E’-T谱图 从尼龙6和PVC的模量与温度的图谱可看到，PVC在80oC时和尼龙6在65oC时的模量E’ 基本相同，但对PVC来说，PVC为非结晶聚合物，80oC意味着玻璃化转变，在该温度附近，模量急剧变化，E’下降几个数量级，材料性能发生很大变化。 而对尼龙6而言，其为结晶聚合物，65oC仅意味着非晶区部分的玻璃化转变，E’下降但不大；而其晶区部分仍保持晶态，这时尼龙6处于靭性塑料区，仍有承载能力，而且此时温度继续升高 ，模量变化也不大，一直到220oC附近，晶区部分熔融，材料性能发生很大变化，尼龙才失去承载能力。 因此，用动态力学方法判定耐热性能比测热变形温度优越。 2. 研究聚合物的老化： 聚合物材料老化、性能下降←结构变化→大分子发生交联或致密化或分子断链和产生新的化合物 材料的交联或致密→大分子链柔性或某些运动单元活性降低→Tg转变移向高温 断链→单元活性增加→Tg转变移向低温，次级转变峰高上升 发生化学变化→产生新的峰 由图a可见，尼龙6在老化过程中，tanδ的75oC峰逐渐变宽，最后分裂为两个峰，说明尼龙6在光老化过程中，既有分子链的断裂（部分峰移向低温），又有交联发生（部分峰移向高温），根据峰形推断，尼龙6的光老化是以分子断裂为主的变化，相对分子质量的下降使其性能下降。 例如：某单位需要为灯光系统选择一种耐老化的薄膜，待选材料有6种：尼龙6、PET、乙烯/丙烯酸共聚物、PES、水基聚氨基酸甲酸酯树脂和UV固化硫醇树脂。以每种待选材料的薄膜制备试样，在规定的老化条件下加速老化不同的时间，测定它们的tanδ-T谱，结果见图a~f。 图b中PET在24h老化后，与未老化的性能变化不大，但48h老化后，低温内耗峰向高温移动，高温内耗峰向低温移动，必定引起PET性能的变化。 图c中乙烯/丙烯酸共聚物在老化前后，内耗峰位置几乎无变化，说明该材料耐老化。 图d的PES老化试样的试验在中途停止，是由于PES老化过程中出现微裂纹造成测试过程中断裂，试验无法进行。 图e的水基氨基甲酸酯树脂老化前后tanδ-T谱变化不大。 图f的UV-固化硫醇树脂老化前后，高温主转变峰向高温移动40oC，可判定该树脂老化是继续交联使脆性增加。 从上述谱图分析，可得出结论：乙烯/丙烯酸共聚物和水基氨基甲酸树脂适合作灯光系统的薄膜；尼龙6和PET较易老化，只能短期使用； UV-固化硫醇树脂和PES根本不能选用。 七、研究聚合物的吸音或阻尼特性： 金属片的内耗很小，受到外力振动时，会以声能的形式辐射到空气中，造成噪音。 在金属构件上喷涂聚合物阻尼材料，能有效吸收能量并以热的形式耗散掉，使其振动振幅衰减，可消除噪音。 聚合物将能量转化成热的能力越大，这种衰减越快。 如：沥青基