第072篇｜損耗模數
第072篇｜損耗模數
Loss Modulus
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一句話定義
損耗模數（Loss Modulus, G’’）是材料受到週期性變形時，以熱能形式耗散之能量的量測指標，代表材料的黏性（Viscous Behavior）程度，是評估高分子材料、接著劑與黏彈性系統能量耗散能力的重要參數。
⸻
為什麼重要
接著劑若只有彈性。
⸻
材料會像彈簧。
⸻
受到外力後立即回彈。
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難以充分潤濕基材。
⸻
接著劑若具有適當黏性。
⸻
材料能流動至表面微孔。
⸻
增加接觸面積。
⸻
形成良好界面。
⸻
這種流動能力的本質。
⸻
來自：
Loss Modulus。
⸻
損耗模數越高。
⸻
代表材料越容易耗散能量。
⸻
也代表材料越具有流動特性。
⸻
因此G’’是接著劑初黏力與潤濕能力的重要基礎。
⸻
基本原理
當材料受到週期性振動時。
⸻
外部輸入能量。
⸻
部分能量被暫時儲存。
⸻
部分能量被轉換成熱能。
⸻
儲存部分。
⸻
來自彈性變形。
⸻
耗散部分。
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來自分子鏈運動。
⸻
與內部摩擦。
⸻
因此黏彈材料同時具有：
Storage Modulus（G’）
儲能模數。
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Loss Modulus（G’’）
損耗模數。
⸻
兩者共同決定材料行為。
⸻
損耗模數的物理意義
可以將材料想像成汽車避震器。
⸻
受到衝擊時。
⸻
部分能量被吸收。
⸻
並轉換成熱能。
⸻
減少振動傳遞。
⸻
此能量消耗能力。
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即為損耗模數所描述的特性。
⸻
G’’越高。
⸻
代表材料越容易消耗外部能量。
⸻
也越具有液體特徵。
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動態振盪測試
損耗模數通常利用：
DMA
或
Rheometer
進行量測。
⸻
材料受到正弦波振動。
⸻
量測：
• 應力
• 應變
• 相位差
⸻
進而計算：
G’
與
G’’。
⸻
G’‘與G’關係
黏彈性系統中。
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G’
代表彈性。
⸻
G’’
代表黏性。
⸻
若：
G’’ > G’
⸻
材料偏向液體行為。
⸻
若：
G’ > G’’
⸻
材料偏向固體行為。
⸻
兩者比例決定材料最終表現。
⸻
損耗模數與溫度關係
溫度升高時。
⸻
高分子鏈活動能力增加。
⸻
分子摩擦增加。
⸻
能量耗散能力提升。
⸻
因此：
G’’
通常先上升。
⸻
於Tg附近達到峰值。
⸻
之後再逐漸下降。
⸻
因此G’’峰值常用於分析：
• Tg
• 相分離
• 分子運動
⸻
損耗模數與頻率關係
頻率提高時。
⸻
鏈段來不及充分移動。
⸻
能量耗散能力下降。
⸻
頻率降低時。
⸻
鏈段有較多時間運動。
⸻
G’’可能增加。
⸻
因此頻率掃描是分析黏彈性的常用方法。
⸻
Tan δ與損耗模數
損耗模數常搭配：
Tan δ
進行分析。
⸻
其關係式為：
Tan,delta=frac{G’’}{G’}
⸻
當：
Tan δ > 1
⸻
表示黏性主導。
⸻
當：
Tan δ < 1
⸻
表示彈性主導。
⸻
因此Tan δ常用於評估接著性能。
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重要數據或表格
不同材料G’’特徵
材料 損耗模數特徵
水 極高
酒精 極高
PSA 中至高
TPU 中
熱固型樹脂 低
橡膠 中
⸻
G’’對性能影響
性能 趨勢
潤濕能力 ↑
初黏力 ↑
流動性 ↑
能量耗散能力 ↑
抗震能力 ↑
結構穩定性 ↓
⸻
損耗模數與初黏力關係
壓敏膠貼附時。
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需要快速潤濕表面。
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此時材料需具備足夠流動能力。
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因此：
較高G’’
通常有助於：
Tack
初黏力提升。
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這也是PSA設計的重要原理之一。
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損耗模數與減震性能
材料受到振動時。
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部分能量被耗散。
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因此具有較高G’’的材料。
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通常具有較佳：
• 吸震能力
• 阻尼能力
• 降噪能力
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廣泛應用於：
• 車用材料
• 電子材料
• 建築材料
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損耗模數與TPU
TPU中的軟鏈段。
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提供較高分子運動能力。
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因此增加：
G’’
⸻
使材料兼具柔軟與吸震特性。
⸻
與接著工程的關係
損耗模數直接影響：
Tack
初黏力。
⸻
Wetting
潤濕能力。
⸻
Flowability
流動能力。
⸻
Damping
阻尼性能。
⸻
Energy Dissipation
能量耗散能力。
⸻
Impact Absorption
衝擊吸收能力。
⸻
因此G’’是接著劑設計的重要參數。
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PSA案例
壓敏膠若G’’不足。
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表面潤濕能力下降。
⸻
初黏力降低。
⸻
貼附效率變差。
⸻
因此PSA配方通常需維持適當G’’。
⸻
電子材料案例
電子封裝材料需要：
• 吸收熱應力
• 吸收振動
⸻
因此適當G’’有助於提高可靠度。
⸻
車用材料案例
車用減震膠帶。
⸻
利用高G’’吸收振動能量。
⸻
降低噪音與疲勞破壞。
⸻
常見應用
PSA壓敏膠
Pressure Sensitive Adhesive。
⸻
TPU
Thermoplastic Polyurethane。
⸻
阻尼材料
Damping Material。
⸻
電子封裝材料
Electronic Encapsulation Materials。
⸻
車用膠帶
Automotive Tape。
⸻
減震材料
Vibration Damping Materials。
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相關名詞
• Storage Modulus（儲能模數）
• Complex Modulus（複數模數）
• DMA（動態機械分析）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Tan Delta（損耗因子）
• Relaxation Time（鬆弛時間）
• Creep（蠕變）
• Stress Relaxation（應力鬆弛）
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FAQ
Q1：損耗模數越高越好嗎？
不一定。
過高G’’可能導致持黏力下降與結構穩定性不足。
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Q2：損耗模數與黏度是否相同？
不同。
黏度描述流動阻力。
G’’描述振動條件下的能量耗散能力。
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Q3：為何PSA需要較高G’’？
因為較高G’’有助於快速潤濕表面並提升初黏力。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，損耗模數是評估接著劑初黏性能的重要工具之一。
許多產品在剝離強度與持黏力表現良好，但貼附初期卻無法快速建立界面接觸，其根本原因往往與G’’不足有關。
實務上在壓敏膠、聚氨酯接著劑、電子材料與阻尼材料開發過程中，建議同步評估 Loss Modulus（損耗模數）、Storage Modulus（儲能模數）、Tan δ（損耗因子）與 Viscoelasticity（黏彈性）。
良好的接著系統需要兼具潤濕能力與結構強度，而這正是G’‘與G’平衡設計的核心價值。
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延伸閱讀
• Storage Modulus（儲能模數）
• Complex Modulus（複數模數）
• DMA（動態機械分析）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Tan Delta（損耗因子）
• Relaxation Time（鬆弛時間）
• Creep（蠕變）
• Stress Relaxation（應力鬆弛）
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參考文獻
1. Ferry, J.D. Viscoelastic Properties of Polymers.
2. Ward, I.M. & Sweeney, J. Mechanical Properties of Solid Polymers.
3. Mezger, T.G. The Rheology Handbook.
4. Macosko, C.W. Rheology: Principles, Measurements and Applications.
5. Journal of Rheology.
6. Rheologica Acta.
7. Polymer.
8. Progress in Polymer Science.
Loss Modulus
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一句話定義
損耗模數（Loss Modulus, G’’）是材料受到週期性變形時，以熱能形式耗散之能量的量測指標，代表材料的黏性（Viscous Behavior）程度，是評估高分子材料、接著劑與黏彈性系統能量耗散能力的重要參數。
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為什麼重要
接著劑若只有彈性。
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材料會像彈簧。
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受到外力後立即回彈。
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難以充分潤濕基材。
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接著劑若具有適當黏性。
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材料能流動至表面微孔。
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增加接觸面積。
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形成良好界面。
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這種流動能力的本質。
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來自：
Loss Modulus。
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損耗模數越高。
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代表材料越容易耗散能量。
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也代表材料越具有流動特性。
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因此G’’是接著劑初黏力與潤濕能力的重要基礎。
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基本原理
當材料受到週期性振動時。
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外部輸入能量。
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部分能量被暫時儲存。
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部分能量被轉換成熱能。
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儲存部分。
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來自彈性變形。
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耗散部分。
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來自分子鏈運動。
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與內部摩擦。
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因此黏彈材料同時具有：
Storage Modulus（G’）
儲能模數。
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Loss Modulus（G’’）
損耗模數。
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兩者共同決定材料行為。
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損耗模數的物理意義
可以將材料想像成汽車避震器。
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受到衝擊時。
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部分能量被吸收。
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並轉換成熱能。
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減少振動傳遞。
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此能量消耗能力。
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即為損耗模數所描述的特性。
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G’’越高。
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代表材料越容易消耗外部能量。
⸻
也越具有液體特徵。
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動態振盪測試
損耗模數通常利用：
DMA
或
Rheometer
進行量測。
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材料受到正弦波振動。
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量測：
• 應力
• 應變
• 相位差
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進而計算：
G’
與
G’’。
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G’‘與G’關係
黏彈性系統中。
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G’
代表彈性。
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G’’
代表黏性。
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若：
G’’ > G’
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材料偏向液體行為。
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若：
G’ > G’’
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材料偏向固體行為。
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兩者比例決定材料最終表現。
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損耗模數與溫度關係
溫度升高時。
⸻
高分子鏈活動能力增加。
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分子摩擦增加。
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能量耗散能力提升。
⸻
因此：
G’’
通常先上升。
⸻
於Tg附近達到峰值。
⸻
之後再逐漸下降。
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因此G’’峰值常用於分析：
• Tg
• 相分離
• 分子運動
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損耗模數與頻率關係
頻率提高時。
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鏈段來不及充分移動。
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能量耗散能力下降。
⸻
頻率降低時。
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鏈段有較多時間運動。
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G’’可能增加。
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因此頻率掃描是分析黏彈性的常用方法。
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Tan δ與損耗模數
損耗模數常搭配：
Tan δ
進行分析。
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其關係式為：
Tan,delta=frac{G’’}{G’}
⸻
當：
Tan δ > 1
⸻
表示黏性主導。
⸻
當：
Tan δ < 1
⸻
表示彈性主導。
⸻
因此Tan δ常用於評估接著性能。
⸻
重要數據或表格
不同材料G’’特徵
材料 損耗模數特徵
水 極高
酒精 極高
PSA 中至高
TPU 中
熱固型樹脂 低
橡膠 中
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G’’對性能影響
性能 趨勢
潤濕能力 ↑
初黏力 ↑
流動性 ↑
能量耗散能力 ↑
抗震能力 ↑
結構穩定性 ↓
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損耗模數與初黏力關係
壓敏膠貼附時。
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需要快速潤濕表面。
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此時材料需具備足夠流動能力。
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因此：
較高G’’
通常有助於：
Tack
初黏力提升。
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這也是PSA設計的重要原理之一。
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損耗模數與減震性能
材料受到振動時。
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部分能量被耗散。
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因此具有較高G’’的材料。
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通常具有較佳：
• 吸震能力
• 阻尼能力
• 降噪能力
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廣泛應用於：
• 車用材料
• 電子材料
• 建築材料
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損耗模數與TPU
TPU中的軟鏈段。
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提供較高分子運動能力。
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因此增加：
G’’
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使材料兼具柔軟與吸震特性。
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與接著工程的關係
損耗模數直接影響：
Tack
初黏力。
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Wetting
潤濕能力。
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Flowability
流動能力。
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Damping
阻尼性能。
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Energy Dissipation
能量耗散能力。
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Impact Absorption
衝擊吸收能力。
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因此G’’是接著劑設計的重要參數。
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PSA案例
壓敏膠若G’’不足。
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表面潤濕能力下降。
⸻
初黏力降低。
⸻
貼附效率變差。
⸻
因此PSA配方通常需維持適當G’’。
⸻
電子材料案例
電子封裝材料需要：
• 吸收熱應力
• 吸收振動
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因此適當G’’有助於提高可靠度。
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車用材料案例
車用減震膠帶。
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利用高G’’吸收振動能量。
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降低噪音與疲勞破壞。
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常見應用
PSA壓敏膠
Pressure Sensitive Adhesive。
⸻
TPU
Thermoplastic Polyurethane。
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阻尼材料
Damping Material。
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電子封裝材料
Electronic Encapsulation Materials。
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車用膠帶
Automotive Tape。
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減震材料
Vibration Damping Materials。
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相關名詞
• Storage Modulus（儲能模數）
• Complex Modulus（複數模數）
• DMA（動態機械分析）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Tan Delta（損耗因子）
• Relaxation Time（鬆弛時間）
• Creep（蠕變）
• Stress Relaxation（應力鬆弛）
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FAQ
Q1：損耗模數越高越好嗎？
不一定。
過高G’’可能導致持黏力下降與結構穩定性不足。
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Q2：損耗模數與黏度是否相同？
不同。
黏度描述流動阻力。
G’’描述振動條件下的能量耗散能力。
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Q3：為何PSA需要較高G’’？
因為較高G’’有助於快速潤濕表面並提升初黏力。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，損耗模數是評估接著劑初黏性能的重要工具之一。
許多產品在剝離強度與持黏力表現良好，但貼附初期卻無法快速建立界面接觸，其根本原因往往與G’’不足有關。
實務上在壓敏膠、聚氨酯接著劑、電子材料與阻尼材料開發過程中，建議同步評估 Loss Modulus（損耗模數）、Storage Modulus（儲能模數）、Tan δ（損耗因子）與 Viscoelasticity（黏彈性）。
良好的接著系統需要兼具潤濕能力與結構強度，而這正是G’‘與G’平衡設計的核心價值。
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延伸閱讀
• Storage Modulus（儲能模數）
• Complex Modulus（複數模數）
• DMA（動態機械分析）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Tan Delta（損耗因子）
• Relaxation Time（鬆弛時間）
• Creep（蠕變）
• Stress Relaxation（應力鬆弛）
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參考文獻
1. Ferry, J.D. Viscoelastic Properties of Polymers.
2. Ward, I.M. & Sweeney, J. Mechanical Properties of Solid Polymers.
3. Mezger, T.G. The Rheology Handbook.
4. Macosko, C.W. Rheology: Principles, Measurements and Applications.
5. Journal of Rheology.
6. Rheologica Acta.
7. Polymer.
8. Progress in Polymer Science.
