应用小站 | 光学膨胀仪在环氧树脂热膨胀系数测定中的应用-仪器网

应用小站 | 光学膨胀仪在环氧树脂热膨胀系数测定中的应用

来源：林赛斯（上海）科学仪器有限公司分类：应用方案 2024-08-22 17:00:11 7阅读次数

背景介绍

环氧树脂是泛指含有两个或两个以上环氧基团，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固化产物的高分子聚合物。由于环氧树脂独特的化学结构和性质使其具备优异的物理机械和电绝缘性能、良好的耐化学和耐高温性能，以及与各种材料的粘接性能等，广泛应用于涂料、胶黏剂、电子电器、复合材料等领域。然而，在高温环境下，环氧树脂的热膨胀系数对于其在实际应用中的表现有着重要的影响。例如，环氧树脂常用于电子元器件的封装、粘合和涂敷等方面，在这些应用中，环氧树脂的热膨胀系数需要与其他材料相匹配，以确保电子元器件在温度变化下不会出现应力集中或失效等，因此材料的热膨胀系数直接决定了电子元器件在使用温度范围内的热稳定性和使用寿命。因此，对于环氧树脂等材料的生产和应用过程中科学地测量其热膨胀系数，有助于确定其可靠的使用温度范围，并保障电子元器件的稳定性和可靠性。本文主要介绍使用林赛斯光学膨胀仪测量环氧树脂的热膨胀过程，并与常规推杆式膨胀仪的测量结果进行比较，分析光学膨胀仪的测量优点。

测试原理

林赛斯光学膨胀仪在测量过程中采用的是阴影光的测量方法。待测样品放在炉内后，由于温度的变化而发生形变（膨胀或收缩），高性能的LED向样品发射高度均匀的短波平面光，该光的一部分被样品阻挡形成阴影，有阴影的光束通过远心光学系统进行精细处理，并由高分辨率的CCD探测器记录下来，然后由数字化边缘检测器自动确定阴影的宽度，进而准确地测定样品的尺寸变化（形变量）。

实验结果分析

本实验使用林赛斯光学膨胀仪和常规推杆式膨胀仪分别对环氧树脂进行热膨胀测量，如下图所示，黄色曲线为使用光学膨胀仪测量的结果曲线，蓝色曲线为使用推杆式膨胀仪测量的结果曲线。结果显示，在室温至160℃的温度范围内，两者的测量结果几乎相同，环氧树脂随着温度均呈现线性膨胀的趋势。在测量温度大于160℃时，两者的测量结果出现了明显差异，光学膨胀仪的测量结果依旧随着温度变化呈现线性膨胀的趋势。而推杆式膨胀仪的测量结果发生了明显变化，不再遵循低温区间的膨胀趋势，在温度达到210℃时间，检测到环氧树脂出现收缩的信号。其原因在于此阶段为环氧树脂的熔融阶段，推杆式膨胀仪采用接触式测量，对样品产生微弱的附加压力，在样品出现熔融软化时，检测到收缩的信号。而光学膨胀仪全程采用非接触式测量，允许样品自由膨胀，消除了推杆式膨胀仪因接触压力引入的测量误差，测量结果更为准确。

总结

林赛斯光学膨胀仪是为了满足玻璃、陶瓷、金属和能源工业的苛刻应用需求而开发的，无论是作为单帧的图片或视频序列，高分辨率CCD探测器皆能使样品的膨胀或收缩进行实时的视觉分析。光学膨胀仪采用非接触式膨胀测量，允许样品自由膨胀或收缩，不受机械接触影响，可消除因接触压力而引入的测量误差，使测量结果更为准确，尤其适用于质地柔软或在测量过程中熔化的样品。