利用DMA测试材料的玻璃化转变温度

DMA测试粉末聚酰亚胺作者：张红耐驰科学仪器商贸（上海）有限公司聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)，可分为均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亚胺（PAI）和聚醚亚胺（PEI）四类。

PI是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一，有的品种可长期承受290℃高温短时间承受490℃的高温，另外力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好，成型收缩率小，耐油、一般酸和有机溶剂，不耐碱，有优良的耐摩擦，磨耗性能。

聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。

测试条件：Ÿ温度程序：RT～300℃Ÿ形变模式：压缩模式Ÿ频率：1HzŸ样品支架：粉末容器（请见下图）测试结果：样品PI-peak呈粉末状，使用特殊粉末支架压缩模式进行测试。

测试数据可见，粉末样品表现和通常的块状样品有很大的差别。

随着温度的升高，样品粉末内部发生重排导致堆积密度变大，同时施加在样品上的作用力也会加大堆积密度。

因此可见样品的尺寸不断收缩，dL曲线表征样品的长度变化情况，样品在玻璃化转变之前尺寸收缩比较缓慢，在213℃以后尺寸收缩非常显著（红色曲线）。

同时，由于样品密度加大导致样品变硬，样品的表观储能模量E'出现增大趋势。

聚酰亚胺粉末的DMA测量图谱在接近玻璃化转变的区域，样品重排现象更加明显，表现为表观模量E'迅速增大。

开始玻璃化转变之后，E'迅速下降，这是因为样品已经到达玻璃化转变区域，样品迅速变软，图上可见E'的曲线出现一个峰，峰值为221℃。

损耗因子tan d在玻璃化转变过程中表现为一个峰，峰值温度为232.℃。

此温度和DSC测量得到的玻璃化转变温度（221℃）很接近（下图）。

聚酰亚胺粉末的DSC测量图谱。

Designation: D 7028 – 07´1动态机械分析法测定聚合物基复合材料玻璃化转变温度的标准试验方法1.范围1.1本试验方法包括在弯曲振荡模式下使用动态机械分析仪（DMA）测定含高模量、20 GPa (> 3* 106 psi)，纤维的聚合物基复合材料的干或湿（水分调节）玻璃化转变温度（Tg）的程序，它是动态力学分析（DMA）方法的一个子集。

1.2玻璃化转变温度取决于所测量的物理性质、测量仪器的类型和所使用的实验参数。

用本试验方法测定的玻璃化转变温度（称为“DMA Tg”）可能与用其他测量技术在同一试样上测定的玻璃化转变温度不同。

1.3本试验方法主要适用于由连续、定向、高模量纤维增强的聚合物基复合材料。

其他材料，如纯树脂，可能需要与本试验方法的非标准偏差，以获得有意义的结果。

1.4以国际单位制表示的数值是标准值。

括号中给出的值是非标准数学转换为公共单位，这些单位仅供参考。

1.5本标准并非旨在解决与其使用相关的所有安全问题（如有）。

本标准的使用者有责任在使用前建立适当的安全和健康实践，并确定法规限制的适用性。

2.参考标准3.术语3.2符号E’ = storage modulusE” = loss modulustan d = E”/E’ = tangent deltaDMA Tg = glass transition temperature defined from dynamic mechanical analysismeasurementL = length of specimenW = width of specimenT = thickness of specimenTt= peak temperature from tangent delta curve4.试验方法概述4.1在DMA设备中放置一个扁平的矩形层压板，并以1Hz的标称频率振荡。

以5°C/min（9°F/min）的速率加热试样。

dma温度扫描常见曲线概述说明以及概述1. 引言1.1 概述：本文旨在介绍DMA温度扫描常见曲线的概念、应用领域和分析方法。

DMA（动态力学热分析）是一种广泛应用于材料科学领域的实验技术，通过对材料在受力条件下的热行为进行研究，可以获取有关材料性质和结构的重要信息。

其中，温度扫描常见曲线是DMA测试中的一种重要结果之一，能够反映材料在不同温度下的变形行为。

1.2 文章结构：本文共分为五个部分。

首先是引言部分，在这里将对DMA温度扫描常见曲线进行概述说明，并介绍文章的结构和目的。

其次是第二部分，将详细介绍DMA温度扫描常见曲线的概念、应用领域和分析方法。

第三和第四部分将探讨正文中的相关要点，并提供具体案例和数据支持。

最后，在结论部分总结前文内容，并给出相应建议和展望。

1.3 目的：本文旨在帮助读者了解DMA温度扫描常见曲线及其相关知识。

通过深入介绍DMA温度扫描常见曲线的概念、应用领域和分析方法，读者能够对该技术有更全面的了解，并在实际工作中正确应用。

同时，本文还致力于以简明清晰的方式呈现相关内容，使读者能够轻松获取所需信息。

希望本文对学术研究人员、工程师以及其他对DMA技术感兴趣的读者有所帮助。

2. dma温度扫描常见曲线概述说明2.1 dma温度扫描常见曲线概念介绍dma温度扫描常见曲线是一种在动态机械分析（DMA）中使用的测试方法。

DMA是一种用于研究材料力学性质的实验技术，可以通过测量材料的弹性和损耗模量来研究其变形和回复的特性。

而dma温度扫描常见曲线则是在不同温度下对材料进行测试，并记录其弹性和损耗模量随温度变化的曲线。

2.2 dma温度扫描常见曲线应用领域dma温度扫描常见曲线广泛应用于各个领域中，尤其在聚合物、橡胶、复合材料等领域具有重要意义。

通过分析dma温度扫描曲线，可以了解材料在不同温度下的力学性能表现，包括玻璃化转变温度、融化温度、交联点等关键特征值。

这些信息对于材料设计、加工和性能评估具有重要指导作用。

用不同热分析方法测量玻璃化转变温度（第一部分）概述本文分两部分。

第一部分讲述了有关玻璃化转变的基本原理，以及在确定玻璃化转变温度方面不同热分析（T A ）方法的应用及其优势。

第二部分讲述了用不同热分析方法进行的测量，并显示了如何更有意义的比较测量结果。

并讨论了与之相关的诸多问题。

介绍玻璃化转变温度是一项重要的热效应，可以表征塑料及其他无定形物或半结晶材料（例如无机玻璃）。

因此，确定玻璃化转变温度是经常采用的热分析应用。

在玻璃化转变温度处，可以通过物理数量观察出变化，例如比热、热膨胀系数以及机械模量。

实际上，DSC、TMA 和DMA的测量原理是不同的，因此问题也就随之而来。

到底采用哪种热分析技术？测量的玻璃化转变温度到底能比较到何种程度？不同条件下测量的玻璃化温度的比较可以相差几个开尔文温度。

实际上，理解这些差异的起因是非常重要的，尤其是在比较不同材料，例如在质量检验时。

特别需要注意的是，玻璃是无定形固体，不是热力平衡的。

液态或橡胶态转变是一个松弛过程，因此受动力学控制。

玻璃化转变并不在某一指定温度，例如熔化时发生，而是一个很宽的温度范围。

为了使温度的比较能变得数字化，已经开发出各类评估步骤和相应的标准方法。

D S C 评估和几个标准方法见参考资料。

DSC、TMA或DMA玻璃化转变测量曲线的描述在前几期UserCom中有所讲述。

玻璃化转变在冷却过程中，当发生玻璃化转变时，材料从过冷的液态或橡胶态转变为玻璃态。

玻璃化转变也在逆向加热时发生。

在液态时，分子能发生相对移动，也即发生所谓的分子重排。

重排的体积为几个立方纳米。

在玻璃态，分子重排被冻结。

分子重排在某一速率下发生，因此就有一个表征频率。

重排的频率在低温时较低，也即重排发生的比较慢。

德博拉数（D）可根据不同情况用来表征时间或频率。

D是分子重排的表征时间ta与观察测试时间tb的比率。

所以可得出：D=ta / tb。

ta在较高温度下比较短。

tb取决于测量参数（冷却速率、频率）。

TMA法测试印制板玻璃化温度的影响因素探讨王璎琰;张永华;周莹【摘要】测量玻璃化温度 (Tg) 是印制板来料检验、过程监控以及失效分析过程中的一个重要步骤.文章结合热机械分析法 (TMA) 测量的基本原理, 分别考察了升温速率、探头负荷、样品状态等因素对测量印制板玻璃化温度的影响, 并分析了不同测试结果产生的原因.%Measuring the glass transition temperature (Tg) is an important step in the process of incoming inspection process monitoring and failure analysis of printed boards. Combined with the basic principles of thermomechanical analysis (TMA) measurement, this paper examines the influence of factors such as the heating rate, probe load, sample state on the measurement of the glass transition temperature of the printed board, and the reasons for the different test results were analyzed.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】5页(P25-29)【关键词】热机械分析法;玻璃化温度;印制板检测【作者】王璎琰;张永华;周莹【作者单位】无锡江南计算技术研究所,江苏无锡 214083;无锡江南计算技术研究所,江苏无锡 214083;无锡江南计算技术研究所,江苏无锡 214083【正文语种】中文【中图分类】TN410 前言覆铜箔板是由树脂、玻纤布和铜箔所组成的复合物，其中树脂是对覆铜箔板的热膨胀系数影响最重要的因素。

dma研究方法
DMA（动态热机械分析仪）被广泛用于材料的粘弹性能研究，可获得材料的动态储能模量、损耗模量和损耗角正切等指标。

DMA测试原理是根据不同力学形态下弹性模量的变化来进行测试的。

在测试过程中，会对测试样品按照程序进行升温，同时施加周期性振荡的振荡力，以确定材料的弹性模量，同时测试材料的某些特征点，如玻璃化转变温度Tg值。

DMA使一定几何形状的样品产生一个正弦形变。

这样，样品能够经受一个可控的应力或应变。

如果应力一定，那么样品将产生一定程度的形变。

形变的大小与样品的刚度有关。

里面的电动机产生正弦波，并通过驱动轴传送到样品上。

驱动轴的柔度及用来固定驱动轴的稳定轴承显著地影响测试效果。

DMA的主要用途是用于聚合物材料的Tg测定、频率对PET模量和玻璃化转变的影响、乙烯基酯的次级转变测量、薄膜粘接涂层的作用效果、印刷线路板的表征、弹性体中碳黑的作用效果、用蠕变表征包装薄膜、用时间/温度叠加原理(TTS)预估材料的性能等方面的应用。

文件制修订记录1 前言本规程参考玻璃化转变温度测试国际标准ASTM E1640-18、温度校准国际标准ASTM E1867-2018、储能模量校准国际标准ASTM E2254-2018和损耗模量校准国际标准ASTM E2425-16与美国沃特世公司DMA Q800仪器操作说明书编写。

2 范围动态热机械分析仪(以下简称DMA)是研究材料在周期振动应力下，随温度或频率变化的力学性能和粘弹性能的仪器。

适用于热塑性聚合物、热固性聚合物和在玻璃化转变区间热稳定的部分结晶材料。

适用于温度范围为RT~300 o C，材料的弹性模量范围为1 MPa~1000 GPa，单悬臂夹具测试。

本规程适用于新安装、使用中和维修后的动态热机械分析仪的检定。

2.1 原理DMA是用来测量各种材料宽范围内的力学性质。

包括聚合物，其行为特征既像弹性固体又像粘性液体，因此具有粘弹性。

DMA在两个重要方面不同于其它的力学测试方法：第一，传统的拉伸测试设备仅关注弹性组份。

而在许多应用中，非弹性或粘性的组份是十分关键的。

第二，拉伸测试设备主要在材料的线性粘弹范围外进行测试。

而DMA主要在材料的线性粘弹区进行测试，因此DMA对材料的结构更加敏感。

DMA可通过瞬态实验或动态实验测定材料的粘弹性。

最常用的测试是动态振荡测试，在程序控温和频率等控制下，对材料施加正弦变化的应力(或应变)，测量产生的正弦应变(或应力)响应。

同时也测量两个正弦波相位的偏移。

对于完全弹性的材料，相位角为0 o(图1a)；而对于完全粘性的材料，相位角的偏移为90 o(图1b)。

粘弹性材料的相位角则居于二者之间，如图1c所示。

如图1d所示，模量的定义为应力/应变，由此计算复合模量E*，根据E*和测得的δ，可计算储能模量和损耗模量，如式(1)所示。

E´为储能模量是材料的弹性组份，与样品的刚度有关；E´´为损耗模量是材料的粘性组份，与样品分子运动中机械性能的弥散程度有关；Tan δ是储能模量与损耗模量的比值，它提供了弹性组份与粘性组份之间关系的信息。

一、概述玻璃化转变温度tg 是指一种非晶聚合物从玻璃态向橡胶态转变的温度。

对于聚合物材料的性能和应用而言，tg 是一个重要的参数，它影响着材料的力学性能、尺寸稳定性和加工性能。

在实际应用中，通常通过热机械分析 (TMA) 或动态热机械分析 (DMA) 等手段来测定 tg。

二、两次升温曲线1. 定义两次升温曲线是指在热分析实验中通过两次升温测试得到的反映材料玻璃化转变的温度-时间曲线。

通常第一次升温曲线得到的 tg 记为tg1，第二次升温曲线得到的 tg 记为 tg2。

2. 实验原理在进行两次升温曲线实验时，首先对样品进行首次升温，然后冷却至室温后再次升温。

通过比较两次升温过程中的温度-时间曲线，可以得到材料的 tg1 和 tg2，从而判断材料的热历程和玻璃化转变温度的差异。

三、研究意义1. 理论意义通过研究两次升温曲线玻璃化转变温度 tg 的差异，可以深入理解非晶聚合物玻璃化转变的动力学过程和机制，对于进一步揭示非晶聚合物结构与性能之间的关系具有重要的理论意义。

2. 应用价值玻璃化转变温度 tg 的差异与非晶聚合物的微观结构、成分特性密切相关，对于合理选择与设计非晶聚合物材料，优化材料的制备工艺和改善材料的性能具有重要的应用价值。

四、影响因素1. 化学结构非晶聚合物的化学结构决定了其分子链的运动特性和玻璃化转变的方式，从而影响了 tg 的数值和差异程度。

2. 成分特性非晶聚合物的成分特性对其玻璃化转变温度 tg 有重要影响，不同成分的非晶聚合物可能具有不同的 tg1 和 tg2。

3. 加工工艺在材料的加工工艺中，外界作用下会导致非晶聚合物分子链的排列和运动方式发生改变，从而影响了 tg1 和 tg2 的数值和差异。

五、研究方法1. TMA热机械分析 (TMA) 是一种常用的实验手段，通过控制温度和施加载荷来测定材料的热膨胀性能、玻璃化转变温度等参数。

2. DMA动态热机械分析 (DMA) 利用交变应变场来研究材料的动态力学性能和玻璃化转变温度，是研究 tg1 和 tg2 的重要手段。

玻璃化转变温度抗体存储温度一、玻璃化转变温度的概念和意义1. 玻璃化转变温度（Tg）是指高分子材料从玻璃态到橡胶态转变的温度。

2. Tg是高分子材料物理性质的重要参数，影响着材料的力学性能、耐热性、透明度等特性。

3. Tg还可以用于判断高分子材料是否适合用于某些应用领域，例如医药行业中抗体存储。

二、影响玻璃化转变温度的因素1. 高分子材料本身的结构和成分：不同结构和成分的高分子材料具有不同的Tg。

2. 加工条件：加工过程中可能会引入剪切力或拉伸力等，从而影响Tg。

3. 存储条件：长期存储在高温环境下可能会导致Tg下降。

三、如何测定玻璃化转变温度1. 差示扫描量热法（DSC）：通过测量样品与参比样品之间的热容差异来确定Tg。

2. 动态机械分析法（DMA）：通过测量样品在一定频率和振幅下的弹性变形来确定Tg。

3. 热机械分析法（TMA）：通过测量样品在一定温度下的热膨胀系数来确定Tg。

四、抗体存储温度的意义和要求1. 抗体是一种生物制剂，存储温度对其质量和稳定性有重要影响。

2. 一般来说，抗体的存储温度应该低于其Tg值，以避免高温引起的降解和失活。

3. 根据不同类型的抗体，存储温度要求可能会有所不同。

例如，IgG 类抗体通常要求存储在2-8℃下。

五、如何保证抗体在正确的温度下存储1. 选择合适的冷藏设备：冰箱或冷库应该能够保持恒定的低温环境，并且能够监测温度。

2. 使用合适的包装材料：包装材料应该具有良好的隔热性能，并且能够防止湿气和光线对抗体造成影响。

3. 定期监测和记录温度：需要定期检查冷藏设备中的温度，并记录下来以便跟踪和分析。

六、抗体在高温环境下的稳定性1. 高温会导致抗体发生降解和失活，进而影响其药效。

2. 抗体的稳定性受到多种因素的影响，例如pH值、氧化还原状态、溶液中其他成分等。

3. 针对不同类型的抗体，可以采取不同的保护措施来提高其在高温环境下的稳定性。

例如，IgG类抗体可以加入一些保护剂（如蔗糖、甘油等）来增强其稳定性。