热分析技术是表征材料的性质与温度关系的一组技术，它在定性、定量表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛的应用，对于材料的研究开发和生产中的质量控制都具有很重要的实际意义。前面两篇文章介绍了用于研究橡胶的热分析仪器DSC（差示扫描量热仪）和TGA（热重分析仪）。

本次我们来介绍下另外两种热分析方法所用到的分析仪器，热机械分析仪（TMA）和动态力学分析仪（DMA）如何进行橡胶研究。

热机械分析仪（TMA）

热机械分析仪通常是测量样品的线性尺寸或体积随温度、时间或外力的变化。那么这些数据就提供了有用的信息，如粘度、材料的软化和流动、热膨胀系数（CET）和玻璃化转变温度（Tg）。但是橡胶制品在尺寸方面的变化几乎是微米级别的。

TA 热机械分析仪 TMA

在TMA实验中，探头在表面施加一定的力，根据样品的硬度和施加力的不同，加热时，样品尺寸会发生膨胀或者收缩。图1是一种未硫化和硫化后橡胶体系的TMA曲线，可以明显看到，TMA可以有效地区别出这两种材料。

图1 未硫化和硫化的TMA曲线

通过进一步的实验，可以精确的体现和定义硫化程度。同时，这些数据也可以计算出热膨胀系数（CET）。根据热膨胀分析仪TMA可以得到的这些数据，就可以在产品质量控制甚至是产品的研发阶段得到非常有价值的信息。

图2 TMA评估硫化程度

同时TMA还可以评估发泡剂的活性以及泡沫形成过程（例如EPDM发泡的三个阶段：主料、主料硫化和发泡阶段）。初始的活化温度以及膨胀率数据可以对发泡剂和硫化剂进行精确的筛选。

动态力学分析技术（DMA）

动态力学分析DMA通常用于测定材料在一定条件下（温度、频率、应力或应变水平等）的刚度与阻尼，通过测定材料的刚度与阻尼随温度频率或时间的变化，从而获得与材料的结构、分子运动、加工等特征参数。

DMA技术主要在热塑性塑料、橡胶弹性体、热固性材料、复合材料和其他粘弹性材料纤维、薄膜等上应用广泛。DMA技术在橡胶领域包括，测定橡胶的刚性模量、抗冲击性能和高温升热性、低能量相变的检测等。

TA 动态力学分析仪DMA

在实际的工业生产中了解填料和添加剂对材料的影响是十分关键的。如下图3为炭黑对SBR橡胶理学性能影响DMA图。下图可看出添加炭黑的SBR橡胶的储存模量E‘和Tanδ与未添加炭黑的SBR橡胶是有区别的，从图中看出添加炭黑极大的提高了储存模量和Tg温度。

图3 炭黑对SBR橡胶的影响

上篇文章介绍到，差示扫描量热仪（DSC）是可以检测橡胶的玻璃化转变，但如果转变非常微弱的话DSC有可能无法检测出来，这时可以用DMA来检测出玻璃化转变温度。

目前热分析技术在橡胶材料的研究开发和质量控制中愈来愈成为重要手段之一。热分析技术能为表征材料的性能提供十分全面 、有用的信息。对于日常的质量控制和保证，单独的质量技术指标的控制可以选择单独的热分析技术就可以完成；而对于材料的研究开发则需要综合运用多种热分析技术，对材料的性能进行全面的研究和评估。