先進的固體力學分析平臺。
描述
RSA-G2是高級的固體力學性能分析測試平臺。電機-傳感器分離式技術(shù)使得RSA-G2還能執(zhí)行蠕變與回復、應力松弛、連續(xù)應力、連續(xù)應變速率、恒應變、恒應力、疲勞、多波、任意波形和介電等測試。RSA-G2因*而廣泛適用于研發(fā)和質(zhì)量控制。RSA-G2的高性能源自于第四代雙頭力學分析技術(shù)，新設計的強制對流爐能精確、準確控制環(huán)境溫度，豐富多樣的測量夾具可使用 廣樣品形狀和剛度范圍應用，除此之外還可執(zhí)行浸泡測試。RSA-G2 整合節(jié)點分析技術(shù)，可單獨或同步執(zhí)行介電測試。
性能
動態(tài)力學分析，DMA
DMA是測量材料黏彈性能 為常用的測試技術(shù)。這里黏彈性能主要通過施加正弦應變（或應力）并量測響應的正弦應力（或應變）以及二者之間的相位差。對于理想黏性材料，相位差則為90°。黏彈材料依賴于施加的形變速率會表現(xiàn)出介于兩者理想值之間的相位差。下圖展示了這些正弦響應及對應獲得的黏彈參數(shù)。黏彈參數(shù)在變形幅度、頻率、時間和溫度等變化的條件下進行量測。
應變掃描
該測試模式中，頻率和溫度是固定不變，應變變化。應變掃描常用于獲取材料的線性黏彈區(qū)（LVR）。由于在線性黏彈區(qū)內(nèi)進行測量時材料分子的排列不會遠離其平衡態(tài)，能真實反映其內(nèi)部動力學過程，因此，可有效探測結(jié)構(gòu)與性能之間的關系。圖3是填充彈性體使用雙鼻梁夾具在10Hz下應變掃描結(jié)果?？梢钥闯?，模量在應變約0.1%之上開始出現(xiàn)下降，意味著線性黏彈區(qū)結(jié)束。超出線性黏彈區(qū)進行測量，則應力對正弦應變的響應不再為正弦。RSA-G2能收集非線性響應的高倍頻信號。下圖展示了在每一應變下，3倍頻對基頻的強度比。應變掃描還被用于了解橡膠的馬林斯效應或比較材料的回彈性。
溫度掃描
變溫測試
該測試是DMA實現(xiàn)中 常用的模式。在一定的溫度范圍內(nèi)量測黏彈性是探測α轉(zhuǎn)變（玻璃化轉(zhuǎn)變）、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及次級β或γ轉(zhuǎn)變 靈敏的技術(shù)手段。在變溫測試中，溫度通常線性控制，典型的升溫速率為1-5℃/min。應變控制在線性黏彈區(qū)內(nèi)，頻率可施加1個或多個進行量測。
聚碳酸酯的變溫測試
圖4展示的是聚碳酸酯使用單臂梁進行的變溫測試結(jié)果。可以看出，從玻璃態(tài)的熔融態(tài)的各個轉(zhuǎn)變*被捕捉到，足以說明RSA-G2的技術(shù)實力。轉(zhuǎn)變溫度可由多種方式標定，如儲能模量的轉(zhuǎn)變點以及損耗模量或損耗因子的峰等，得到溫度值依賴于所采用的方式。
PPS在多個頻率下的變溫測試
由于玻璃化轉(zhuǎn)變是動力學轉(zhuǎn)變，因此，測量結(jié)果很大程度上依賴于變形頻率。當振蕩頻率升高時，分子松弛只能在高溫下發(fā)生，因此，玻璃化轉(zhuǎn)變將移向高溫。圖5展示的是頻率對聚酯硫醚玻璃化轉(zhuǎn)變的影響。可以看出，在轉(zhuǎn)變區(qū)，無論是損耗因子的形狀和強度還是儲能模量的斜率均受頻率影響。
時間掃描
頻率掃描
在該測試模式中，溫度和應變固定不變，頻率進行變化。圖6展示的是線性均聚物的動態(tài)模量對頻率的黏彈指紋圖譜。既然頻率是時間的倒數(shù)，那么曲線也可以看做力學響應的時間依賴性，短時間尺度對應于固體行為而長時間尺度對應于流體行為。動態(tài)模量的大小和形狀依賴于分子結(jié)果。頻率掃描常用的測試范圍通常限定于0.1 – 100Hz范圍內(nèi)。圖7展示的是壓敏膠在70℃使用剪切三明治夾具進行的頻率掃描。在當前的溫度和頻率范圍內(nèi)，樣品處于其末端區(qū)。
階躍測試：蠕變和應力松弛
在該測試模式中，溫度階梯式施加。在每個溫度階梯，樣品被置于恒溫環(huán)境中并設定合適的平衡時間以確保材料溫度均勻一致，然后，在線性黏彈區(qū)內(nèi)施加一個或多個頻率進行測試。
圖8展示的是壓敏膠在40-80℃溫度范圍內(nèi)每10℃溫度臺階頻率0.1-100Hz范圍內(nèi)進行掃描。在各個溫度上，儲能模量對頻率作圖。該測試模式主要用于時溫疊加研究。
時溫疊加（TTS）通過一系列不同溫度下的頻率掃描擴展測試的頻率范圍。圖9展示的是ABS在參考溫度25℃疊加得到的主曲線?？梢钥闯?，頻率范圍由 初的兩個數(shù)量級擴展到14個數(shù)量級。
恒變力,恒應力測試
在測試模式中，溫度、應變和頻率均固定不變，測量黏彈性能對時間的變化。時間掃描能獲得如化學反應、疲勞等結(jié)構(gòu)隨時間變化過程的重要信息。
圖10展示的是涂飾在玻璃布上的兩組分環(huán)氧樹脂使用雙臂梁進行的時間掃描。起始時，模量較低；當環(huán)氧固化變硬時，模量開始增長。
參數(shù)
小力 | 0.0005 N |
刪除/廣泛力 | 35 N |
力分辨率 | 0.00001 N |
動態(tài)位移范圍 | ±0.00005至±1.5mm |
位移分辨率 | 1 納米 |
模量范圍 | 103 至 3 x 1012 |
模量精確度 | ± 1% |
Tanδ 敏感度 | 0.0001 |
Tanδ 解析度 | 0.00001 |
頻率范圍 | 2 x 10-5 至 100 Hz |
溫控系統(tǒng) | 強制對流爐 |
溫度范圍 | -150 至 600 ℃* |
升溫速率 | 0.1 至 60 °C/min |
降溫速率 | 0.1 至 60 °C/min |
控溫精度 | 0.1 ℃ |
*注：標準夾具 高使用溫度500℃；若要在500℃到600℃范圍內(nèi)測試則需要特殊夾具
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