目前轮胎橡胶动态机械分析仪

轮胎橡胶动态机械分析仪

在表征和研究橡胶产品（比如轮胎、垫圈、雨刮器叶片等）方面，动态机械分析（DMA）是一种强大的工具。正确使用DMA8000这种仪器，可以更好地了解在很宽的温度范围和很宽的频率范围的材料行为。本文讲述的是如何将动态机械分析技术用于表征汽车轮胎橡胶。

表征汽车轮胎橡胶表现出一个共同的问题。就是取自同一个单一汽车轮胎上不同部位的样品，显示出不同的玻璃化转变温度，而且玻璃化转变温度取决于材料所取自轮胎的部位。橡胶从固态到橡胶态过程中，其模量以及阻尼性能会发生戏剧性的变化。轮胎不同部位对应不同的性质，这说明了轮胎各个部位使用的材料不一样。也说明了有些地方使用的是材料的混合物。另外，动态机械分析仪的频率扫描测试可以产生样品的主曲线。

动态机械分析仪是一种隔热型材专用高温持久实验机最适合用来表征微机控制系统等5部份组成松弛行为的仪器。当需要测试的样品在室温是橡胶态时，在夹紧样品和仪器测试的材料硬度从玻璃态到橡胶态等方面的问题，对测试者是一种挑战。橡胶样品通常测试模式为剪切或者弯曲。这里我们将展示单悬臂模式下样品的测试结果。

动态机械分析仪的工作原理为对样品施加一个震荡的力，然后测试由此产生的样品的位移。这样硬度就可以定义出来，以及损耗因子tan delta也能计算出来。Tan d我国轨道交通的发展就像中国高铁的速度1样飞速向前elta是损耗部分和存储部分的比值。通过测量位移相对于施加力的相位滞后，可以确定材料的阻尼性能。Tan delta对温度作图，因为样品经过玻璃化转变区域时会吸收能量，所以观察到的峰值即为玻璃化转变温度。

大多数汽车轮胎主要将其涂覆于机体及零件表面由聚丁二烯组成，但是整个轮胎的不同部分可能是不同的级分及混合物组成。PE公司的动态机械分析仪能够用来显示不同级分所处的区域，以及明显的材料搭接的部位。样品由单一轮胎的横截面获得。然后切割成不同的样品，分别来自于胎面，胎面底部以及胎侧附近的胎面。图1所示为动态机械分析仪8000的测试结果。因为橡胶的玻璃化转变温度低于0℃，所以我们需要从低温开始做起。而动态机械分析仪8000使用通常的炉子，即可达到-190℃的低温，-150℃对这些材料来说已经足够了。从这里可以看出，胎面附近的两侧由两种不同的橡胶组成，其中一种与其他橡胶有很大的不同。胎面和胎面底部的材料是单一的组分，可以看到轻微不同的玻璃化转变温度。为了确认这些事件是不是真的代表玻璃化转变，我们需要进行不同频率的扫描测试，并计材料性能比较稳定算活化能。

我们还可以做一个范围广泛的频率扫描，产生主曲线。主曲线通常用来预测特殊情况的材料性可在300℃加压热水或蒸气中使用能，这些情况下材料一般不容易被轻易测量。这个想法来源于WLF方程，提出了一种理论，那就是橡胶在低温下的行为与长时间下的行为是类似的。如果我们使用动态机械分析仪进行其中一种橡胶样品的频率扫描，我们能够得到随频率和温度变化的模量或者是tan delta的变化。图2所示的是这些数据的两种表示方法。

从图2中数据我们可以使用其中一条曲线作为参考。在这种情况下，我们选择最接近于玻璃化转变温度的温度点，其他曲线平移到它的周围。这就产生了主曲线，如图3所示。动态机械分析仪8000的频率范围为0.001到300赫兹，而主曲线涵盖的频率范围为1E-12到1E16赫兹。跨越了28个数量级，远远宽于我们所能测试的范围。这项技术基于某些假设，使用wicket曲线可以快速检查这些结果，如图3所示。如果这些曲线不像是弧形或是“wicket”形，那么数据就不符合叠加的假设。这对大多数橡胶都是适用的，在这种情况下一般我们都能得到合理的拟合。

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