Die dynamisch-mechanische Analyse ist eine Technik zur Untersuchung und Charakterisierung von Materialien. Es ist sehr nützlich, um das viskoelastische Verhalten von Polymeren zu untersuchen. Bei den Analysen wird die Probe einer zyklischen Spannung ausgesetzt und die Dehnung im Material gemessen, wodurch der komplexe Modul bestimmt werden kann.
Die Reaktionen der Probe auf Stress, Temperatur, Frequenz, Zeit, Atmosphäre und andere Werte sind oft variabel, was zu Änderungen des komplexen Moduls führt. Dieser Ansatz wird verwendet, um die Glasübergangstemperatur des Materials zu erfassen und die Übergänge zu bestimmen, die anderen molekularen Bewegungen entsprechen.
Eine thermomechanische Analyse übt eine konstante statische Kraft auf ein Material aus und überwacht die Materialänderung und meldet Dimensionsänderungen als Temperatur- oder Zeitänderungen. Während die dynamisch-mechanische Analyse eine oszillierende Kraft mit einer bestimmten Frequenz auf die Probe ausübt und Änderungen in Steifigkeit und Dämpfung meldet. Beide erkennen Übergänge, aber die dynamisch-mechanische Analyse ist viel empfindlicher.
Bei der dynamisch-mechanischen Analysemethode wird die Probe einer zyklischen Verformung ausgesetzt und die Probe einer kontrollierten Spannung ausgesetzt. Bei bekannter Spannung verformt sich die Probe um einen bestimmten Betrag. Wie stark sich die Probe verformt, hängt von ihrer Härte ab. Zur Erzeugung der zyklischen Welle wird ein Kraftmotor verwendet, der über eine Antriebswelle auf die Probe übertragen wird. Die Steifigkeit und Dämpfung der Probe werden durch dynamisch-mechanische Analyse gemessen.
Im Allgemeinen wird die dynamisch-mechanische Analysemethode zur Messung verschiedener Polymermaterialien unter Verwendung verschiedener Verformungsmodi verwendet. Es gibt Zug-, Druck-, Doppelbiege-, Dreipunkt-Biege- und Schermodi, und der am besten geeignete Typ sollte je nach Probenform, Modul und Messzweck ausgewählt werden. Bei diesem Analyseverfahren werden viskoelastische Eigenschaften wie Speichermodul, Verlustmodul und Verlusttangente bestimmt und deren Abhängigkeit von Temperatur und Frequenz analysiert.
Die Analyse der Glasübergangstemperatur und die Temperaturabhängigkeit des Moduls werden durch die Temperaturverteilungsmessung bestimmt. Durch gleichzeitige Messung von Temperaturverteilung und Frequenzverteilung werden Relaxationsereignisse wie Glasübergang, Seitenkettenrelaxation und Local Mode Relaxation beobachtet. Dieser Ansatz liefert Informationen über die Molekularstruktur und Molekularbewegung von Polymeren.
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