動態(tài)熱力分析ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 如果把被測材料暴露在外加的隨機噪聲中，將激勵信號和系統(tǒng)對它的響應進行相關(guān)比較，就可以獲得材料的復折射指數(shù)頻率譜，稱為色散傅立葉變換波譜術(shù)，它的頻率范圍為 6 1010～ 3 1013Hz 。 76 （ 一 ） 電橋法 電橋法是測量 ε 和 tanδ 最廣泛使用的方法之一，其主要優(yōu)點是測量電容和損耗的范圍廣、精度高、頻帶寬，還可以采用三電極系統(tǒng)來消除表面電導和邊緣效應帶來的測量誤差。 電橋法測量的在測量頻率從 150MHz。 常用的電橋有：阻容電橋、變壓器電橋（也稱電感比例臂電橋）、雙 T電橋和不平衡電橋等。 77 （ 二 ） 諧振法 電橋測量回路中的雜散電容及電感對測量結(jié)果的影響，隨測量頻率的提高而增大，一般適用于測量頻率在 MHz以下。 頻率較高時則采用諧振法，諧振法測試回路簡單，使用元件少，雜散電容及電感較小，在高頻率（可在 GHz以上）下可使測量誤差減小到允許范圍。 78 （ 三 ） 相位比較法 在測量溫度譜時， 和 的變化范圍很大，這時用相位比較法容易滿足要求。圖 561為相位比較法測量 和電導率 γ 的原理圖（ tanδ 與 γ 成比例， γ 隨溫度指數(shù)上升，在高溫下 tanδ 主要決定于 γ ）。 ??????圖 561 相位比較法測量原理圖 圖 562 PVC的介電溫度譜（ 1kHz） 79 （ 四 ） 時域法 介電譜本質(zhì)上是表征介質(zhì)極化強度隨時間的變化特征，這可以表現(xiàn)在吸收電流、去極化電流等隨時間變化的時域特性上，對這種時域特性進行傅立葉變換，就可以得到隨頻率變化的頻域特性，這個頻域特性就是介電頻率譜。 時域 頻域法的測量原理就是先測得與介質(zhì)極化有關(guān)的電流、電荷或電壓隨時間變化的信息，再經(jīng)過傅立葉變換得出 、 （或 ）隨頻率變化的介電頻率譜。 ?? ?? ?80 （ 五 ） 常見動態(tài)介電分析儀 美國 TA公司的 DEA 2970的優(yōu)勢在于特殊的傳感器，尤其是陶瓷單面?zhèn)鞲衅鳎梢詼y量液體、涂料和粉末樣品其主要技術(shù)指標有：配備液氮冷卻系統(tǒng)后，溫度范圍為 150～ 500℃ ；八個數(shù)量級的頻率變化范圍（ ～100kHz）； 高達 28個頻率的復波；四種可換式探測器，陶瓷平行板、陶瓷薄膜平行板、陶瓷單面板和遠程單面板；可變的樣品力（ 5～ 500N）。 德國 NETZSCH公司的 DEA 230型是一系列產(chǎn)品， 可以滿足不同客戶的需要和應用。為了測量熱固性樹脂固化過程中介電性質(zhì)的巨大變化，有些系統(tǒng)可以在很寬的頻率范圍（ ～ 100kHz） 進行掃描。有些系統(tǒng)的測量速率很快 (最大采樣速率 55樣品 /sec)， 適用于快速固化樹脂體系。 81 第五節(jié) 動態(tài)介電分析在聚合物中應用 介電譜是聚合物內(nèi)部分子運動狀況的一種真實寫照。 聚合物的介電譜測量，廣泛應用于聚合物結(jié)構(gòu)的研究。 支化會引起與在支化點處分子運動有關(guān)的松弛過程；結(jié)晶度的變化使與晶區(qū)和非晶區(qū)的分子運動相關(guān)的松弛峰高度改變；交聯(lián)抑制鏈段的運動使 α a移向高溫和變寬；取向會使試樣的松弛特性出現(xiàn)明顯地各向異性；共聚使損耗峰的位置和狀態(tài)隨隨組成不同而變化；增塑提高鏈段的活動性使α a移向低溫等等。 其他添加劑、雜質(zhì)、共混、老化、降解等也都在聚合物的介電譜上有各自的特征表現(xiàn)，所以介電譜還用于對添加劑、雜質(zhì)和共混體系的分析，對聚合物的固化過程、老化降解過程的研究。 82 一、表征聚合物的各級結(jié)構(gòu) 圖 565為不同取代基對聚丙烯酯介電譜的影響，并給出了對應的動態(tài)力學譜。 圖 566為取代基位置不同的聚苯乙烯的介電譜。 圖 565β 烷取代基聚丙烯酯的介電和力學松弛譜的影響 圖 566 氯代聚苯乙烯的低溫介電松弛譜 83 材料受到拉伸后取向，呈各向異性，沿拉伸方向和垂直拉伸方向的介電譜不同。 圖 567 聚甲醛 γ 松弛的各向異性 84 二、研究增塑作用 增塑劑的加入使聚合物的粘度降低，偶極轉(zhuǎn)向極化更容易，相當于升高溫度的效果。所以加入增塑劑使聚合物介電損耗峰移向低溫（頻率一定），或移向高頻（溫度一定）。 圖 568 不同增塑劑含量 PVC的 圖 569 極性不同的聚合物 增塑劑體系 介電溫度譜 的介電損耗峰變化情況 85 三、研究共聚物、共混物和接枝聚合物 含叔胺聚氨酯（ PUM） 和聚氯乙稀 (PVC)共混物的介電性質(zhì) ,圖 570為 PVC含量不同的介電損耗曲線。 （ a） （ b） 圖 570 含叔胺聚氨酯和聚氯乙稀共混物的歸一化介電溫度譜 1： PVC0； 2： PVC30； 3： PVC50； 4： PVC70； 5： PVC100 86 四、聚合物的老化過程 用動態(tài)介電法來研究大型發(fā)電機定子絕緣的老化過程。 圖 571 不同定子絕緣線棒的 tanδ 溫度譜圖 87 五、評價固化體系 動態(tài)介電分析是一種簡便、快速的研究熱固性樹脂及以其為基體的復合材料和有機涂料的固化過程的有效方法。 檢測固化程度及不同因素對固化度的影響，以探索最佳固化體系配方與固化條件； 探討固化反應動力學，測定固化反應的活化能； 研究熱固化對力學松弛時間的影響，并與其他宏觀參數(shù)的變化規(guī)律進行比較； 通過不同頻率下的介電測量，計算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并研究其與固化度的關(guān)系等。 88 漆包線的質(zhì)量直接影響到電機、電器和電子產(chǎn)品的可靠性。介電損耗溫度譜作為控制和檢測漆包線漆膜質(zhì)量的有效手段。 （ c） （ d） 圖 572 漆包線的 tanδ溫度譜圖 1固化不夠； 2固化正常； 3固化正常； 4固化過度 （ a） （ b） 89 六、聚合物的吸濕性 水的介電常數(shù)很大（ ε ＝ 81）。 當聚合物有吸濕性時，其 ε 和 tanδ 均上升。 受水分影響較大的有酚醛、脲醛、醇酸、尼龍、纖維素及由纖維素填充的其他塑料，而有機硅及聚四氟乙烯塑料等基本不受潮濕的影響。 圖 573 酚醛 纖維素層壓板的介電損耗 圖 574 不同含水量聚砜的介電損耗 90 七、研究壓電聚合物及其復合材料 壓電材料具有能夠?qū)崿F(xiàn)機械能和電能之間的相互轉(zhuǎn)換功能，評價其性能的優(yōu)劣，總是以一定的材料性能參數(shù)的大小及其變化規(guī)律來衡量的。 壓電聚合物首先是介電材料，其 ε 和 tanδ 自然是兩個重要材料參數(shù)。 圖 575 不同組分的 PZT/PVDF的溫度 介電常數(shù)關(guān)系曲線 ■ PZT含量 10％；▲ PZT含量 50％ 91 八、研究極化聚合物 極化聚合物是一類非線性光學材料，它是由極性生色團分子通過摻雜或化學鍵合的方式引進到聚合物材料中，并在外電場作用下極性生色團分子沿外電場方向取向并被凍結(jié)下來而形成的。 這類材料具有一系列獨特的優(yōu)點，如優(yōu)異的光學質(zhì)量、低介電常數(shù)、皮秒至飛秒的響應速度、優(yōu)異的可加工性和可集成性等。 極化聚合物材料的非線性光學活性起源于摻雜或鍵合在聚合物基底材料中的極性生色團分子在外電場的作用下形成的有序取向，它們屬于分子偶極駐極體。 極化后的薄膜中實際存在兩類電荷：一類是由外界注入的被材料表面或體內(nèi)的各類陷阱捕獲的空間電荷；另一類是材料內(nèi)極性生色團分子定向排列所產(chǎn)生的偶極電荷。