Нерезонансные методы при вынужденных’колебаниях ‘

Более предпочтительным по сравнению с вышеописанными методами является измерение амплитуды, как функции частоты (как и в резонансном методе), и нахождение разности фаз между приложенной силой и волновым откликом. Этот метод для твер­дых пленок является точным аналогом метода, используемого для определения вязкоэластических свойств красок, описанного в гл. 11 и 12. Он позволяет использовать набор частот. при постоян­ной температуре, с применением принципа WLF или набор темпе­ратур при постоянной частоте. Первый вариант является более точным методом определения Тс, а второй предпочтителен для изучения процессов отвержденйя. Совокупность таких методов называют «динамическим механическим анализом» (ДМА). Важно, что одна из основных конструкций приборов ДМА кон­тролирует и частоту, и температуру. Геринг [38] опубликовал результаты, полученные на таком приборе, для образцов красок (использовалась деформация изгиба).

Диапазон частот может быть в принципе широким (от Ю-5 до 104 Гц), однако ряд факторов ограничивает этот диапазон. Характерным ограничителем является чувствительность измери­тельного оборудования. Главный лимитирующий фактор верхнего предела частоты состоит в том, что выше резонансной частоты на результат все более и более сильно влияет инерция движущих­ся частей аппарата, а вклад инерции образца также растет с ча- схотой^_Таким образом, предел частот может быть расширен только путем снижения до минимума усилий, необходимых для перемещения движущихся частей прибора. При использовании образцов в виде полосок толщина покрытия при определении растяжения становится не столь существенной, так как она входит в уравнение как линейный член.

Несколько лет назад мы изготовили аппарат для динамиче­ских испытаний, в котором пытались применить эти принципы [39]. Полоска окрашенного образца зажималась в маленьких вин­товых алюминиевых зажимах, каждый из которых жестко при­соединялся к прочному стальному каркасу. Подвижная под­веска состоит из спирали, присоединенной с помощью легкой скобы к зажиму. Специальное устройство позволяет скобке дви­гаться толькб’ёертикально. Магнит, окружающий спираль, жестко присоединён" к’ основанию прибора. Другой зажим выведен на крестообразную) Пружинную систему, в центре которой располо­жен сердечнйк преобразователя линейного смещения (LVDT). Спираль LVDT и пружинная система жестко закреплены на ос­новании прибора, которое может передвигаться вверх и вниз с помощью винта, расположенного вверху прибора. Прибор нахо­дится в среде (воздух, инертный газ) с контролируемой темпера­турой. Были изучены модельные алкидные покрытия с целью уста­новления влияния их химической природы и климатических ис­пытаний на динамические характеристики (рис. 13.5). Даже для очень мягких пленок на алюминиевой фольге чувствительность прибора достаточна для определения значения модулей. Анало­гичные устройства описаны в обзоре [40].

Для нерезонансных измерений можно использовать динамиче­ский микроиндентор [41]. Однако могут возникнуть проблемы в том случае, если поверхность пленки недостаточно эластична или слишком мягка, чтобы обеспечить достаточную адгезию или

10*1—————————————— 1———————— 1———————— 1———————— 1

10-‘ 10"* 10-" 10° 101 Угловая скорость, рад/сек

Рис. 13.5. Результаты испытаний фталевого полиэфира (1 неделя выдержки, испы­тание при 44° С)

Постоянный контакт с поверхностью во время колебательного цикла. Тем не менее, этот перспективный путь измерения вязкоэла — стических свойств пленок непосредственно на подложке. Ампли­туда колебаний должна быть малой, чтобы свести’.к минимуму влияние подложки. Более современная и интересная модификация приборов для термомеханического анализа (ТМА) описана в работе [42].

Updated: 01.12.2011 — 14:56