扭擺試驗

簡介

扭擺試驗是測定高分子材料動態力學性能的一種方法。

試驗過程

扭擺頻率一般在0.1~ 10Hz頻率範圍內，慣性體扭轉角在每個方句都不應超過3的情況下，以動態力學性能作為溫度函式測定各種聚合物的剪下模量和力學阻尼。試驗時固定試樣的一端，另一端通過夾具與慣性體相連並可自由轉動，當將此慣性體扭轉而又立即放鬆時，整個體系將以一定的周期振動，測定振動頻率和振幅。振幅隨時間而衰減，自由振動的衰減曲線可自動記錄。最後通過計算可求得剪下模量和力學阻尼對數的減量。

試驗設備

所用設備為扭擺儀，主要由試樣，試樣夾具和一個慣性體(桿及慣性盤)組成。試樣為60mmX10mmX1mm的長條，允許根據儀器結構的需要使用其它尺寸的試樣。該方法適用於各種高聚物的模量範圍，既適用於橡膠也適用於塑膠和纖維。

試驗優點

其優點是扭擺試驗裝置容易製造，而且測定低損耗聚合物的阻尼係數也較精確，很容易實現試樣的溫度控制，特別適用於在一個寬闊的溫度範圍內研究聚合物的多重轉變，另外由於它的頻率很低，對高分子的分子運動反映十分靈敏，所以用該法所測得的轉變溫度，如玻璃化轉變溫度最接近一般膨脹法所測數據。該法在分析共聚物和混聚合物的化學組分時也很有用。

轉動慣量

轉動慣量是剛體轉動慣性大小的量度，是表征剛體轉動特性的物理量。它與剛體的形狀、質量分布以及轉軸位置有關。質量分布均勻、形狀簡單的剛體，可以通過數學方法計算出它繞特定轉軸的轉動慣量。對於質量分布不均勻、形狀複雜的剛體，用數學方法計算其轉動慣量相當困難的，通常用實驗的方法來測定。

剪下模量

剪下模量（modulus of rigidity），材料常數，是剪下應力與應變的比值。又稱切變模量或剛性模量。材料的力學性能指標之一。是材料在剪下應力作用下，在彈性變形比例極限範圍內，切應力與切應變的比值。它表征材料抵抗切應變的能力。模量大，則表示材料的剛性強。剪下模量的倒數稱為剪下柔量，是單位剪下力作用下發生切應變的量度，可表示材料剪下變形的難易程度。

力學阻尼

又稱力學損耗。兼具黏性、彈性的聚合物材料受力作用產生黏性形變而耗散的能量。是力學滯後現象的結果,即聚合物材料的形變變化落後於應力的變化，部分未及時釋放的彈性儲能被消耗於體系的內摩擦,並轉化成熱量放出。力學阻尼可用耗能因子來表示，它表示每周期應力變化中最大損耗能量與最大貯存能量之比。G"/G'表示剪下應力下耗能因子，E"\E'表示拉伸應力下的耗能因子。可採用動態力學譜分析儀測定材料的力學阻尼。