动态热机械分析法在橡胶玻璃化转变温度(Tg)测试方面的应用
动态热机械分析法(DMA)是使样品在程序温度控制下,对样品施加一个单频或多频的振荡力,测试相应的振荡形变及其响应滞后,从中获得样品的储能模量、损耗模量和损耗因子随着温度、时间或力的频率的变化关系。该方法广泛应用于橡胶、弹性体、金属与合金、陶瓷、复合材料等领域。利用DMA方法可以对材料的刚性(弹性模量)、阻尼特性(损耗模量)、损耗特性(损耗因子)及其随温度的变化进行考察,从而对材料的粘弹性能、应力与应变关系进行研究。
Tg是无定型或半结晶的聚合物材料中的无定型区域在降温(升温)过程中从橡胶态(玻璃态)向玻璃态(橡胶态)转变的一种可逆变化,是衡量高聚物链段运动的特征温度,对于橡胶材料而言,Tg是其工作的最低温度,也是其耐寒性的重要指标。本实验室选取了我国H和S公司的天然橡胶(NR)胶料,对不同硫化程度(欠硫、正硫、过硫)试样采用DMA进行分析;此外还选取了A、B、C、D四个公司的轮胎胎面胶试样进行DMA测试。DMA曲线除了可以得到材料的Tg之外,还可以判断轮胎的抗湿滑性能、生热和滚动阻力。通常用频率1Hz~100Hz范围内0℃附近的tanδ值来考察胶料的抗湿滑性能,数值越高,胶料的抗湿滑性能越好;用相同频率下60℃的tanδ值来考察胶料的滚动损失,数值越小,其生热和滚动阻力则越低。