DMTA一键解析！HAAKE 旋转流变仪机械动态热分析（DMTA）扩展

动态机械热分析（Dynamic Mechanical Thermal Analysis，简称DMTA）是一种通过施加交变应力并测量材料应变响应，研究材料动态力学性能随温度变化的技术。它能够提供材料的储能模量（G'）、损耗模量（G''）和损耗因子（tanδ）等关键流变参数，还能确认材料的特征相变，如玻璃化转变、熔融和结晶等。除此之外，DMTA还可用来确定固体材料与重要应用有关的机械性能，如刚度、脆性、阻尼或抗冲击性，广泛应用于材料科学和工程领域。

Thermo Scientific^™ HAAKE^™ MARS^™ 流变仪可以配置专门用于材料DMTA测试的固体夹持工具，符合DIN/ISO 6721-1标准。该夹持工具适用于矩形或圆棒状样品，能够在较宽的温度范围内(-150~600℃)一次性完成所有测量，同时确保样品夹持力始终保持恒定。

测试仪器

Thermo Scientific^™ HAAKE^™ MARS^™流变仪、辐射对流炉温控、DMTA固体夹持工具

图1为用于测试碳纤维增强复合材料试样的固体夹持工具。图2为该碳纤维增强样品的两次DMTA测试结果，两次测试曲线几乎完全重合，表明测试结果具有良好的再现性。数据显示，材料在室温下表现出高刚度，储能模量（G'）大于3×10^⁹ Pa。损耗模量（G''）曲线出现了三个峰值，对应三个转变温度。其中，99°C和115°C处的两个峰值表明在该温度范围内存在两种不同组分的玻璃化转变温度。

图1：测试矩形样条的固体夹持工具

图2：碳纤维增强复合材料：储存模量G'（红色）、损耗模量G"（蓝色）和tan（^δ）（绿色）与温度变化的关系。玻璃化转变温度Tg用黑线表示（点击查看大图）

图3显示了玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS）材料的DMTA测试结果。损耗模量（G''）曲线在101°C处出现峰值，表明该温度为材料的玻璃化转变温度（Tg）。当温度超过玻璃化转变温度后，材料从玻璃态转变为橡胶态，其模量随温度升高逐渐下降，但变化幅度较小，表现出典型的橡胶弹性行为。这一结果清晰地反映了材料在玻璃化转变温度附近的动态力学性能变化。

图3：玻璃纤维增强PPS试样: 储存模量G'（红色）、损耗模量G"（蓝色）和tan（^δ）（绿色）与温度变化的关系。玻璃化转变温度Tg用黑线表示（点击查看大图）

总结

HAAKE MARS流变仪凭借着辐射对流炉温控和固体夹持工具， 可将检测范围扩展到动态机械热分析（DMTA）领域。结合经典的流变装置（如帕尔贴温控、锥板几何结构），HAAKE MARS流变仪是检测聚合物复合材料及其液基材料的经济且优选的解决方案。