美国TA 热分析仪固体分析测试平台 RSA-G2

*的固体力学分析平台。

描述

RSA-G2是高级的固体力学性能分析测试平台。电机-传感器分离式技术使得RSA-G2还能执行蠕变与回复、应力松弛、连续应力、连续应变速率、恒应变、恒应力、疲劳、多波、任意波形和介电等测试。RSA-G2因而广泛适用于研发和质量控制。RSA-G2的高性能源自于第四代双头力学分析技术，新设计的强制对流炉能精确、准确控制环境温度，丰富多样的测量夹具可使用 广样品形状和刚度范围应用，除此之外还可执行浸泡测试。RSA-G2整合节点分析技术，可单独或同步执行介电测试。

性能

动态力学分析，DMA

DMA是测量材料黏弹性能 为常用的测试技术。这里黏弹性能主要通过施加正弦应变（或应力）并量测响应的正弦应力（或应变）以及二者之间的相位差。对于理想黏性材料，相位差则为90°。黏弹材料依赖于施加的形变速率会表现出介于两者理想值之间的相位差。下图展示了这些正弦响应及对应获得的黏弹参数。黏弹参数在变形幅度、频率、时间和温度等变化的条件下进行量测。

应变扫描

该测试模式中，频率和温度是固定不变，应变变化。应变扫描常用于获取材料的线性黏弹区（LVR）。由于在线性黏弹区内进行测量时材料分子的排列不会远离其平衡态，能真实反映其内部动力学过程，因此，可有效探测结构与性能之间的关系。图3是填充弹性体使用双鼻梁夹具在10Hz下应变扫描结果。可以看出，模量在应变约%之上开始出现下降，意味着线性黏弹区结束。超出线性黏弹区进行测量，则应力对正弦应变的响应不再为正弦。RSA-G2能收集非线性响应的高倍频信号。下图展示了在每一应变下，3倍频对基频的强度比。应变扫描还被用于了解橡胶的马林斯效应或比较材料的回弹性。

温度扫描

变温测试

该测试是DMA实现中 常用的模式。在一定的温度范围内量测黏弹性是探测α转变（玻璃化转变）、玻璃化转变温度以及次级β或γ转变 灵敏的技术手段。在变温测试中，温度通常线性控制，典型的升温速率为1-5℃/min。应变控制在线性黏弹区内，频率可施加1个或多个进行量测。

聚碳酸酯的变温测试

图4展示的是聚碳酸酯使用单臂梁进行的变温测试结果。可以看出，从玻璃态的熔融态的各个转变被捕捉到，足以说明RSA-G2的技术实力。转变温度可由多种方式标定，如储能模量的转变点以及损耗模量或损耗因子的峰等，得到温度值依赖于所采用的方式。

PPS在多个频率下的变温测试

由于玻璃化转变是动力学转变，因此，测量结果很大程度上依赖于变形频率。当振荡频率升高时，分子松弛只能在高温下发生，因此，玻璃化转变将移向高温。图5展示的是频率对聚酯硫醚玻璃化转变的影响。可以看出，在转变区，无论是损耗因子的形状和强度还是储能模量的斜率均受频率影响。

时间扫描

频率扫描

在该测试模式中，温度和应变固定不变，频率进行变化。图6展示的是线性均聚物的动态模量对频率的黏弹指纹图谱。既然频率是时间的倒数，那么曲线也可以看做力学响应的时间依赖性，短时间尺度对应于固体行为而长时间尺度对应于流体行为。动态模量的大小和形状依赖于分子结果。频率扫描常用的测试范围通常限定于 – 100Hz范围内。图7展示的是压敏胶在70℃使用剪切三明治夹具进行的频率扫描。在当前的温度和频率范围内，样品处于其末端区。

阶跃测试：蠕变和应力松弛

在该测试模式中，温度阶梯式施加。在每个温度阶梯，样品被置于恒温环境中并设定合适的平衡时间以确保材料温度均匀一致，然后，在线性黏弹区内施加一个或多个频率进行测试。

图8展示的是压敏胶在40-80℃温度范围内每10℃温度台阶频率-100Hz范围内进行扫描。在各个温度上，储能模量对频率作图。该测试模式主要用于时温叠加研究。

时温叠加（TTS）通过一系列不同温度下的频率扫描扩展测试的频率范围。图9展示的是ABS在参考温度25℃叠加得到的主曲线。可以看出，频率范围由 初的两个数量级扩展到14个数量级。

恒变力,恒应力测试

在测试模式中，温度、应变和频率均固定不变，测量黏弹性能对时间的变化。时间扫描能获得如化学反应、疲劳等结构随时间变化过程的重要信息。

图10展示的是涂饰在玻璃布上的两组分环氧树脂使用双臂梁进行的时间扫描。起始时，模量较低；当环氧固化变硬时，模量开始增长。