熱分析技術是表征材料的性質與溫度關系的一組技術，它在定性、定量表征材料的熱性能、物理性能、機械性能以及穩定性等方面有著廣泛的應用，對于材料的研究開發和生產中的質量控制都具有很重要的實際意義。前面兩篇文章介紹了用于研究橡膠的熱分析儀器DSC（差示掃描量熱儀）和TGA（熱重分析儀）。

本次我們來介紹下另外兩種熱分析方法所用到的分析儀器，熱機械分析儀（TMA）和動態力學分析儀（DMA）如何進行橡膠研究。

熱機械分析儀（TMA）

熱機械分析儀通常是測量樣品的線性尺寸或體積隨溫度、時間或外力的變化。那么這些數據就提供了有用的信息，如粘度、材料的軟化和流動、熱膨脹系數（CET）和玻璃化轉變溫度（Tg）。但是橡膠制品在尺寸方面的變化幾乎是微米級別的。

TA 熱機械分析儀 TMA

在TMA實驗中，探頭在表面施加一定的力，根據樣品的硬度和施加力的不同，加熱時，樣品尺寸會發生膨脹或者收縮。圖1是一種未硫化和硫化后橡膠體系的TMA曲線，可以明顯看到，TMA可以有效地區別出這兩種材料。

圖1 未硫化和硫化的TMA曲線

通過進一步的實驗，可以精確的體現和定義硫化程度。同時，這些數據也可以計算出熱膨脹系數（CET）。根據熱膨脹分析儀TMA可以得到的這些數據，就可以在產品質量控制甚至是產品的研發階段得到非常有價值的信息。

圖2 TMA評估硫化程度

同時TMA還可以評估發泡劑的活性以及泡沫形成過程（例如EPDM發泡的三個階段：主料、主料硫化和發泡階段）。初始的活化溫度以及膨脹率數據可以對發泡劑和硫化劑進行精確的篩選。

動態力學分析技術（DMA）

動態力學分析DMA通常用于測定材料在一定條件下（溫度、頻率、應力或應變水平等）的剛度與阻尼，通過測定材料的剛度與阻尼隨溫度頻率或時間的變化，從而獲得與材料的結構、分子運動、加工等特征參數。

DMA技術主要在熱塑性塑料、橡膠彈性體、熱固性材料、復合材料和其他粘彈性材料纖維、薄膜等上應用廣泛。DMA技術在橡膠領域包括，測定橡膠的剛性模量、抗沖擊性能和高溫升熱性、低能量相變的檢測等。

TA 動態力學分析儀DMA

在實際的工業生產中了解填料和添加劑對材料的影響是十分關鍵的。如下圖3為炭黑對SBR橡膠理學性能影響DMA圖。下圖可看出添加炭黑的SBR橡膠的儲存模量E‘和Tanδ與未添加炭黑的SBR橡膠是有區別的，從圖中看出添加炭黑極大的提高了儲存模量和Tg溫度。

圖3 炭黑對SBR橡膠的影響

上篇文章介紹到，差示掃描量熱儀（DSC）是可以檢測橡膠的玻璃化轉變，但如果轉變非常微弱的話DSC有可能無法檢測出來，這時可以用DMA來檢測出玻璃化轉變溫度。

目前熱分析技術在橡膠材料的研究開發和質量控制中愈來愈成為重要手段之一。熱分析技術能為表征材料的性能提供十分全面 、有用的信息。對于日常的質量控制和保證，單獨的質量技術指標的控制可以選擇單獨的熱分析技術就可以完成；而對于材料的研究開發則需要綜合運用多種熱分析技術，對材料的性能進行全面的研究和評估。