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| 轮胎橡胶动态机械分析仪 | |
| Kevin P. Menard | |
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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最适合用来表征松弛行为的仪器。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 delta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，并计算活化能。 （图片） （图片） （图片） （图片） （图片） （图片） | |
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