日本UBM動態(tài)粘彈性測定技術(shù)

概述

與在上一節(jié)（2.蠕變和應(yīng)力松弛）中施加恒定應(yīng)力或恒定應(yīng)變的靜態(tài)測量（圖1）相反，動態(tài)粘彈性測量是一個正弦波，其中應(yīng)力施加到聚合物物體和物體上。對應(yīng)于它的應(yīng)變是正弦的。
圖2示出了動態(tài)粘彈性測量的狀態(tài)。存在應(yīng)力和應(yīng)變相位（正弦波），并且可以從兩者的波形峰值與時間軸上的相位差（應(yīng)變延遲）之間的關(guān)系來測量對象的粘性和彈性元素。
另一方面，在靜態(tài)測量中，可以獲得延遲時間和松弛時間等粘度與彈性模量的比率，而無法獲得各個值。這是靜態(tài)和動態(tài)測量之間的主要區(qū)別。通過改變給予物體的正弦波的頻率和溫度，物體響應(yīng)依賴于它們的趨勢就表現(xiàn)為彈性模量的連續(xù)變化。依賴趨勢的差異與對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，并且可以從測量數(shù)據(jù)中闡明基于對象的分子結(jié)構(gòu)的材料特性。

測量原理（當樣品為薄膜形式時）

1. 通過施加載荷使樣品的兩端保持繃緊狀態(tài)，以免松動。
2. 在這種狀態(tài)下，當驅(qū)動通過軸連接到樣品的激勵器時，動態(tài)應(yīng)力就會施加到樣品上。
3. 通過驅(qū)動激勵器將動態(tài)應(yīng)力作為刺激施加到樣品上，并且作為響應(yīng)，在樣品中產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)變。
4. 當動態(tài)應(yīng)力和動態(tài)應(yīng)變轉(zhuǎn)換成來自每個檢測器并輸出的電信號時，兩個波形（相位）在時間軸上對齊。（圖2）
5. 波形的應(yīng)力峰值與應(yīng)變峰值之比稱為動態(tài)復(fù)彈性模量E *（Pa）。
6. 如圖4所示，動態(tài)復(fù)彈性模量E *對應(yīng)于向量直角三角形的斜邊，并且將相鄰側(cè)和相對側(cè)分別稱為存儲彈性模量E'和損耗彈性模量E'。
7. 斜邊與相鄰邊之間的窄角δ是應(yīng)力波形與應(yīng)變波形之間的相位差。

 物質(zhì)狀態(tài)和相差

從圖4中的關(guān)系可以看出，相位差δ出現(xiàn)在0到1 /4π（90°）的范圍內(nèi)，當接近0°時E''極小，而E'為當接近90°時，彈性模量極小，彈性模量E'是物質(zhì)受到外力進入物質(zhì)時所產(chǎn)生的能量的組成部分，損耗彈性模量是物質(zhì)從物質(zhì)中逸出的部分。 E'越大，物質(zhì)越牢固，反之，E'越大，液體越多，但是，由于上述張力不能測量液體，因此選擇剪切方式進行測量。剪切，選擇三種類型，剪切模量G * G'G“對應(yīng)于拉伸模量E * E'E”表示固體是彈性體，液體是粘性體，并且其E'和“ E”相對彼此是粘彈性的。E” / E'=tanδ取決于損耗彈性模量E”，稱為損耗角正切。

薄膜和固體的動態(tài)粘彈性測量 Rheogel-E系列 ?固體，粘彈性體和玻璃化轉(zhuǎn)變 ?能量彈性和橡膠彈性 ?結(jié)晶和無定形聚合物

液體或果凍狀的動態(tài)粘彈性測量 Rheosol-G系列 ?溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變 ?從熔融到熱固性反應(yīng) ?屈服值和粘度曲線

粘度測量高達高剪切速率 Rheosol-CR100 ?z高100萬/秒 ?檢測粘度高達10mPa.s

Rheosurf希望詳細觀察液體的動態(tài)表面張力 ?揮舞以消除緊張感 ?層長與延伸粘度有關(guān)

薄膜和膠帶的粘合強度測量TA-500 ?表面和涂層處理的管理 ?粘合強度和可紡性 ?粘合強度的溫度依賴性

 這是測量 動態(tài)粘彈性的一個例子。
 

• 復(fù)合材料 
  關(guān)于影響材料的機械性能的因素，這些材料具有優(yōu)異的輕量，高強度以及相對于溫度的電絕緣性。
• 硅橡膠
  關(guān)于動態(tài)模量與溫度之間的關(guān)系，它表現(xiàn)出硅橡膠的溫度穩(wěn)定性和可模塑性，這是合成橡膠無法模仿的。
• 
  如從粘彈性數(shù)據(jù)所見，關(guān)于 非晶態(tài)聚合物固體塑料*的玻璃化轉(zhuǎn)變以及非晶態(tài)聚合物相對于溫度的狀態(tài)變化。
• 
  塑料的 聚合物熔體成型，利用液體的特性通過施加外力使其流動。由于粘度和彈性之間的相互作用，與聚合物的流動性和液體彈性融化有關(guān)的因素。
• 結(jié)晶聚合物
  具有高密度分子結(jié)構(gòu)的結(jié)晶聚合物的溫度與粘彈性之間的關(guān)系，其中聚合物的長分子鏈規(guī)則地重疊。
• 膠粘劑固化產(chǎn)品
  關(guān)于物體固化過程中收縮應(yīng)力對膠粘劑界面的影響
• 橡膠的交聯(lián)密度交聯(lián)
  是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)背后的驅(qū)動力。它們的存在和數(shù)量決定了橡膠的彈性。如何找到它。
• 熱固性樹脂
  關(guān)于在熔融和固化過程中共存的成型條件和溫度之間的關(guān)系
• 墨粉
  熔融過程中的動態(tài)粘度曲線和評價指標。
• 膠粘劑
  關(guān)于彈性和粘合性與粘合強度之間的關(guān)系。
• 
  本部分描述了涂膜的粘彈性行為，當 涂膜溫度升高到室溫以上時，粘彈性會變軟。
• 交聯(lián)橡膠
  1. 動態(tài)模量的類型和含義
  2. 從固體彈性到橡膠彈性的變化及其差異
  3. 導(dǎo)致樣品之間彈性模量變化差異的因素