6.2動態熱機械剖析（DMA）6.1靜態熱機械剖析（TMA）在程序室溫下，檢測物質在非震動負荷下形變與氣溫關系的一種方式在程序濕度下，檢測物質在震動負荷下動態撓度、力學耗損與氣溫關系的一種方式6.1靜態熱機械剖析（TMA）數學量：線膨脹、壓縮、伸長、彎曲、溶脹針入等試樣：粉末、薄膜、纖維、液體、凝膠氛圍：真空、各種二氧化碳、溶液撓度形成器試樣偵測器位移測量器烤爐爐控溫制、檢測器試樣偵測器靜態熱機械剖析法（TMA）的應用測定高分子材料的各向異性測定材料的針入、拉伸性能針入法檢測膜的軟化點負荷6.2動態熱機械剖析（DMA）在程序氣溫下，檢測物質在震動負荷下動態撓度、力學耗損與氣溫關系的一種方式最常用的震動負荷：余弦撓度理想彈性材料：形變對外力的響應是頓時的外力對彈性體做的功以彈性能的方式存儲上去（虎克定律）E：彈性泊松比，表征材料的剛性1%6.2.1彈性材料、粘性流體、高聚物熱學性能的表征理想黏性流體：分子在力的作用方向上發生相對遷移外力對黏性體做的功全部消耗于克服分子間的相對遷移：剪切應變dx：寬度為dy的兩層液體在dt內沿x軸方向上的相對位移/dt：切變速度同一種共聚物材料的熱學性能會隨試驗頻度、升溫速度、觀察時間等發生顯著變化在外力作用下，異戊二烯熔融除發生不可回復的塑性形變外，還同時形成彈性形變粘彈性材料：異戊二烯材料在一定條件下呈現高彈性粘彈性材料：((1/2剪切撓度：G*動態熱學剖析就是通過測定材料在周期性外力作用下的應變，因而獲得E’或G’分子熱運動的速率，E’’或G’’，tg等參數高分子鏈運動的特征：比鏈段更小的單元做受限熱運動6.2.2高分子微觀運動與宏觀性能的關系鏈段：高分子鏈中才能獨立運動的最小單元分子的一個部份可以相對于另一個部份做獨立運動高分子熱運動的多重性：物質的性質是該物質內分子運動的反映例：鏈段運動與非晶態共聚物熱學性能間的關系鏈段運動被凍結時，異戊二烯表現出剛硬的玻璃態，彈性撓度高（1～10GPa）而彈性形變小鏈段能自由運動時，異戊二烯表現為厚實而富于彈性的橡膠態，彈性撓度低（1～10MPa）而彈性形變大當運動單元的運動狀態不同時，物質就表現出不同的性質非晶態共聚物在玻璃化轉變前后的性能變化松馳時間：表征運動單元從一個平衡位置運動到另一個平衡位置的速率RT：常數：比列系數R：二氧化碳常數：撓度T：熱力學氣溫（K）分子運動單元越小，其運動活化能越低，則運動松馳時間越短同一重運動單元，氣溫越高或所受的撓度越大，則運動松馳時間越短任何一種運動單元是否自由，取決于其－－運動松馳時間與觀察時間t之比時，運動單元有一定的運動能力，但不夠自由例：非晶態共聚物在固定頻度下玻璃化轉變前后的動態熱學性能隨氣溫的變化鏈段運動被凍結，異戊二烯表現為玻璃態鏈段自由運動，異戊二烯表現為高彈態鏈段有一定運動能力，但需克服較大磨擦力例：非晶態共聚物在固定氣溫下玻璃化轉變前后的動態熱學性能隨頻度的變化足夠高時：表現不出鏈段運動，異戊二烯表現為玻璃態足夠低時：鏈段運動充分表現，異戊二烯表現為高彈態不高也不低時：鏈段有一定運動能力，但不夠自由時，運動單元的運動在觀察時間內充分表現下來通過固定觀察時間，改變鏈段運動的松馳時間來實現RT通過固定鏈段運動的松馳時間，改變觀察時間來實現6.2.3動態熱學性能氣溫譜（DMA或DMTA譜）材料在固定頻度下動態熱學性能隨氣溫的變化共聚物動態熱學性能氣溫譜的分類（1）均相非晶態線形或枝化共聚物轉變：雜鏈高分子中―CO―NH―，―O―CO―O―運動、大側基的局部運動、4個以上亞乙基的曲柄運動從動態熱學性能譜上確定玻璃化轉變體溫的方式TgTg(tgISO標準中建議采用Tg研究減振材料時，常用Tg(tg意義：對于非晶態熱塑性塑膠，材料脆韌轉變體溫有結晶能力但起始狀態為非晶態的異戊二烯在升溫過程中發生冷結晶拉伸模式，樣品在高溫范圍顯存在松馳效應，其特點氣溫可用E'起始點或E"與tg的峰溫進行表征。
玻璃化轉變發生在75C之后，儲能撓度從升高。(From:)聚脂纖維在高溫下的松馳效應松馳效應（2）部份結晶異戊二烯：熔體氣溫1，1’：T，分子量較低的樣品2，2’：T，分子量較高的樣品意義：該類物質常作塑膠和纖維溫度，材料如橡膠增韌塑膠，材料既有一定的撓度又有良好的硬度若Tg溫度，材料有良好的撓度（3）非晶態交聯高聚物交聯程度從1至4逐步加強沒有粘流氣溫隨交聯程度加強，Tg減小，E’加大，tg增加交聯程度越大，交聯網路越不均勻，鏈段寬度變短同時分布變寬，tg峰高增加峰寬降低（4）縮聚共聚物（包括支鏈絡合物、接枝絡合物、互穿網路共聚物）非晶態共聚物共聚物物DMA氣溫譜隨兩相混容性變化示意圖橡膠增韌塑膠橡膠為分散相，塑膠為連續相熱塑性彈性體橡膠為連續相，塑膠為分散相DMA和DSC法檢測共聚物-異戊二烯相容性的比較熱固性醚（PPO）/熱固性乙烯（PS）縮聚物的TgPPO/PSTg(DMA)/0//75/55/250/0234（5）樹脂-固化劑體系（a）起始樹脂在溫度下呈玻璃態（b）起始樹脂在溫度下呈液態（c）固化產物的Tg較低意義：沖壓成形、擠出成形制備高聚物塑膠制品時料筒氣溫應在Tf樹脂gel之間，磨具氣溫應在T硬化g產物之間，而且應在樹脂凝膠之前加壓（6）聚合物填充體系忽視界面時，非填充與填充聚合物體系的DMA譜界面相：從碳化物到填充劑表面逐步過渡的區域E’增大tg減少Tg不變聚合物活性填料體系的Tg隨填料量的變化下標m：代表碳化物下標i：代表界面相下標f：碳化物轉變為界面相的分數低填料濃度時，體系包含晶界相與界面相，二者的Tg很接近分子熱運動的速率，表現為寬單峰高填料濃度時，體系中只存在界面相，故Tg峰較窄填充體系熱學耗損：和提出界面結合良好時界面結合不理想時，則在動態熱學實驗中碳化物與填料之間磨擦力降低，窩里斗降低下標m：代表碳化物下標f：碳化物轉變為界面相的分數tgadh：黏結窩里斗tgexp：實測熱學窩里斗tgadh越大，界面黏結硬度越低填充劑對次級轉變的影響錦綸66的DMA譜玻璃纖維提高錦綸66的DMA譜粘彈減振層共固化復合材料不同水溫下的減振性能T700/醇酸TT85預浸料0.3mm丁腈橡膠膜T700/醇酸TT85預浸料三點彎曲模式Ref：潘利劍等，復合材料學報，2008，25(1)，168-172.分別取其平行與垂直于纖維方向進行DMA測試，三點彎曲模式、頻率1Hz、升溫速度2K/min。
平行方向（直線）的儲能撓度顯著較高，E‘下降起始點在43，耗損因子數值也較小，二者的耗損因子峰值則出現在同一氣溫。(From:)30%玻璃纖維提高PBT材料平行纖維方向垂直纖維方向（7）共聚物的動態熱學性能譜還隨測試頻度而變化頻度對非晶態線性共聚物的DMA熱學性能氣溫譜的影響除熔點外，聚合物的轉變體溫均隨實驗頻度的提升而向低溫方向聯通，聯通的幅度取決于相應運動單元的活化能。隨著頻度的減小，Tg向低溫甩尾，E’也相應減小（實驗條件：2K/min升溫，雙懸臂模式(From:)SBR橡膠混和物的多頻測試圖譜氣溫試驗頻度與轉變體溫T之間的關系:exp(E/RT)E：相應運動單元的活化能轉變：晶區運動：玻璃化轉變：局部松馳lnE/RT6.2.5共聚物的動態熱學性能頻度譜材料在恒定體溫下動態熱學性能隨測試頻度的變化測試頻度譜的方式：（1）采用不同動態熱學測試方式獲得不同頻度段的頻度譜，之后組合成廣闊頻度范圍內的頻度譜（2）用一種方式測試不同水溫下某一頻度范圍的一組頻度譜，之后借助時-溫等效原理得到全頻度范圍內的頻度譜各重運動單元的松馳時間通常更樂意測試DMA氣溫譜，但在測試減振材料及研究分子運動活化能時，DMA頻度譜更重要（1）求分子運動活化能RT：分子運動的松馳時間E：運動單元的活化能：常數，：比列系數R：二氧化碳常數，：撓度T：熱力學氣溫（K）測試中，所選撓度振幅都在材料撓度-應變曲線的起始階段，即很低，得：lnE/RT兩側取對數得：代入E/RT即測不同水溫T下的DMA頻度譜，得到不同水溫T時的特點頻度，作ln共聚物動態熱學性能頻度譜隨氣溫的變化轉變與轉變的ln~1/T關系（2）阻尼減振材料擾動源的震動：s0sinm0sin(