毕业论文——关于有机玻璃热力学性能的研究
6页1、关于有机玻璃热力学性能的研究 摘要: 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗称有机玻璃,本篇文章主要是研究有机玻璃的热力学性能。有机玻璃表面的薄膜是采用溶液铸造法以四氢呋喃 (THF)作为溶剂制成的。可以用来测定有机玻璃的力学性能,比如储能模量、损耗模量、 Tan 等力学性能,并采用动态机械分析仪 (DMA) 测定它们的应力应变关系。为了确定纯PMMA 样品的物理状态和其他属性如其韧性和刚度,其玻璃转化温度已经知道。我们所要做的就是采用动态机械分析仪 (DMA)分析其从 32 度到140度范围内的储能模量 (E)、 损失模量 (E) 和Tan 。据观察,由于薄膜的热膨胀,有机玻璃的存储弹性模量随温度的升高而降低。另一方面,随着温度的升高,玻璃开始融化 ,Tan 应该是减小的趋势,然而,相反的是,随着温度的升高Tan逐渐增大,PMMA的玻璃化转变温度 (Tg) 是82.1oC.,已经测定出有机玻璃薄膜在室温以及从32 oC 90 oC范围内的应力应变曲线,结果表明,它的弹性模量、韧性和刚度等机械性能随温度的升高而减少,可以用真空理论来解释它的机械性能的不同趋势。关键词: 有机玻璃、聚甲基丙烯酸甲
2、酯、玻璃化转变温度、 力学性能、 MMA分类号: 81.05.Lg、 64.60.Bs、 65.40.De、 07.10.Lw1 绪论众所周知,聚合物被广泛应用在不同的领域,例如在航空航天、 微电子、汽车、 医疗,甚至在提高材料的性能和制造的灵活性方面。聚合物被视为其主要原料的一个不错的选择,因为它们可以用来生产具有多种物理属性像长期稳定性和灵活加工性等的。在其可能的实际应用的制备方面,聚合物的强度、 刚度和延展性等力学性能至关重要。玻璃化 转变温度(软化温度) 在高分子科学中具有重要作用,因为加工温度和最终使用温度都高度依赖于它。聚合物在涉及应力的运用过程中经常使用。例子包括住房、 齿轮、 绳索、 结构、 复合材料等。在使用聚合物负载轴承的应用过程中,研究压力对其产生的影响很有必要。聚甲基丙烯酸甲酯或称有机玻璃是最常用的聚合物,它具有高的光化学性质,很好的耐化学腐蚀性和高抗拉强度1。调查表明,它被广泛的应用在汽车、镜片、浴室配件、机窗、 家用电器等方面。 在特定的应用方面,这些材料的使用需要在有效的工作极限温度内。有机玻璃板在室温以及较高的温度下的有效使用极限已经通过动态机械分析仪
3、(DMA) 测定出。2 实验部分2.1 原料和样品制备从埃萨阿尔法处购买粉末状的有机玻璃,聚甲基丙烯酸甲酯的薄膜已通过铸造技术得以解决。首先,将 0.5克 的聚甲基丙烯酸甲酯放在四氢呋喃溶液中溶解。并不断搅拌 两 小时,以使其混合均匀。然后将溶解液置于玻璃器皿中直到形成厚度 为0.15 毫米的薄膜。将薄膜置于室温下24小时即可干燥,然后将其放在真空炉为中6 小时直到残留溶剂消除2。2.2 材料性能测试在实验室中,使用DMA(Tritec2000)测定机械性能。在这个仪器中,力以正弦波形式被施加到样本上,可以测量出其产生的位移,从而计算出振幅和相位3,4。被施加到样品上的正弦波应力产生了一个正弦应变或称位移。通过测量形变时应力与应变两个正弦波的振幅和相位差,可以计算出如模量,粘度和阻尼大小等5。当该材料与所施加的波的响应是完全弹性时,输入与输出相位滞后00,即=00 ,当样品具有粘性时产生的相位为900,即= 900。粘弹性材料的相变落在这两个极端之间,即00 900。在这种技术中,材料的动态特性可以用下列关系式给出:E* = E + iE.(1)其中,复合模量E *被定义为同相或弹性响
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