扭擺分析

　　研究高聚物低頻(0.1～10赫)動態力學性能的常用方法，可測量材料在交變應力作用下的切變模量和力學阻尼，簡稱 TPA。適用於高聚物的模量範圍（10⁴～10¹⁰牛／米²）和寬廣的阻尼範圍（對數減量從小於0.01到5以上）。

　　將被測測試樣（條狀或棒狀）同慣性體組成一個扭擺（圖1）。

試樣一端被夾具固定，另一端與一能自由擺動的慣性體剛性連接。加一扭力使它作自由扭轉衰減振動，測量振動的頻率和衰減速度就可算出試樣的切變模量和力學損耗。

　　在切變的情況下，復數切變模量G^*的定義為：

G^*＝G′+iG″

其實數部分 G′稱為儲能模量(彈性模量)；虛數部分 G″稱為耗能模量(損耗模量)。 G″/ G′稱為內耗(力學損耗角正切，見 高聚物粘彈性)，表示材料在發生形變時所損耗的能量和所儲存的位能之比，即粘彈材料抑止機械振動能力的大小， G′和 G″是粘彈材料的兩個基本參數。

　　在扭擺法中，G′可從振動周期P算出（圖2），

對長條形試樣， ，式中 L為試樣的有效長度； I為慣性體的轉動慣量； C和 D分別為試樣的寬度和厚度； μ為形狀因子，與 有關，當 ＞2時， 。 G″一般用下式計算：

式中Δ稱為對數減量，A₁，A₂，…，A_i為第1，2…，i個振幅的值。

　　測量可以在相當寬的溫度范圍內連續進行，如果將G′和G″(或Δ)對溫度作圖，就得到動態力學譜，G′和G″(或Δ)發生急劇變化的溫度(區)被稱為轉變溫度(區)。一般說來，在轉變溫度(區)，G′隨溫度升高而降低，G″(或Δ)出現極大值。

　　高聚物的轉變來源於分子運動，因此，扭擺分析在研究高聚物分子運動以及考察結構和性能的關系上是很有用的一種手段。它還能對材料的實用價值作出判斷。