淺析熱分析技術在高分子材料研究中的應用

王笑笑 刑浩杰 程 祥

淺析熱分析技術在高分子材料研究中的應用

王笑笑 刑浩杰 程 祥

（佳木斯大學 材料科學與工程學院，佳木斯 154007）

熱分析技術作為全面測量物質性質與溫度關系的新型技術，其一經問世便憑借著準確、靈敏的檢測速率在各方面得到驗證與推廣，其在高分子材料研究中也發揮出了自身的優勢。本文主要針對熱分析技術在高分子材料研究中的應用展開討論，從而探討熱分析技術的前景與發展空間。

熱分析技術 高分子材料 研究應用

從熱分析目前的整體應用情況來看，其在檢測高分子材料、對應無機物與有機物的化學與物理性能方面具有不可比擬的優勢。隨著近年來我國對高分子材料研究的深入，熱分析技術起到了巨大的輔助推動作用，作為衡量物質物理參與與溫度之間密切關聯的新型技術，其前景十分廣闊，在以后的高分子材料研究中將會發揮更大的功效。

1 熱分析技術的概念、特征及在高分子材料應用中的解讀

熱分析技術概念的提出最早追溯到20世紀70年代，國際熱分析協會將該技術定義為在特定程序控制溫度的環境下，對物質的物理性質與溫度之間的有效關聯、溫度依賴與物理性質關系進行解讀與全面測量的新型技術。熱分析技術既可以實現不同物理參數測定方式的集合，又可以使集合的測定方式分散開來，掌握操作起來十分靈活，靈敏度高。定義中涉及的程序控制溫度通常情況下為線性溫度，一定程度上涉及非線性溫度或者恒溫。物理性質的測量主要涉及該物質的特定光學特征、聲學特點、機械及電學特征等。近年來，我國不斷加大對高分子材料的研究，積極拓寬研究領域的同時，也注意創新高分子材料研究的方法。高分子材料作為一種新型材料，具有很強的應用與再塑性，研究者指出，通過改變高分子材料的熔融溫度、物質組成比例、材料本身的熱穩定性，可以改變高分子材料的既定性能，使高分子材料滿足更多的生活與生產需求，而高分子材料性能的改變需要借助一定的技術，其中，熱分析技術是最佳的分析工具，其是高分子材料研究中最關鍵的一環。目前，我國熱分析技術還處于起步階段，與發達國家的研究程度相比還存在較大差距。熱分析技術是整體概念，其中又涉及不同的分析技術，最為突出且在高分子材料研究中應用最為廣泛的是差熱分析技術、熱機械分析技術、熱重分析技術，這也是本文重點闡述的內容。

2 熱分析技術在高分子材料研究中的應用分析

2.1 熱分析技術中的差熱分析法在高分子材料中的應用

作為熱分析的一種，差熱分析法在高分子材料研究中的應用十分突出，根據持續升溫和降溫環境切換下對照物的吸熱、放熱反應原理，差熱分析技術可以對玻璃等材料的降解、熔融等方面進行研究。隨著近幾年對高分子材料研究的深入，差熱分析技術的應用也日漸廣泛，特別是針對定量性的研究，可以采用差熱分析法中的差式掃描熱量技術，研究單位時間內兩種物質功率及溫度變化。但差熱分析法也存在無法測量瞬間放熱、吸熱速率的缺陷，定量性能不明顯。基于差熱分析法既存的研究缺陷，還需要進一步補充與完善熱分析技術，使其在高分子材料研究中發揮更大優勢。

2.2 熱分析技術中的熱機械分析法在高分子材料研究中的應用

除差熱分析法外，熱機械分析法也是熱分析技術下的一種。所謂的熱機械分析法就是在有效控制溫度的前提下，具體開展物質非震蕩型負荷環境下所引發的形變與溫度變化之間的既定關系的研究技術。目前，西方等發達國家已廣泛將其應用于塑料測試中。熱分析技術下的熱機械分析法對材料的加工情況，適用范圍及性能延展等方面都有一定的輔助研究作用，可以推進高分子材料軟化點、機械性能等方面的拓展研究。其中，對機械性能的分析與研究意義重大，在研究獲取參數的基礎上，通過改變高分子材料的性能，實現高分子材料應用空間的拓展，并推進高分子材料受熱斷裂溫度的研究進程，實現高分子材料性能的進一步優化。此外，其對高分子材料膨脹性能的研究也具有參考價值。不同于陶瓷及金屬，高分子材料膨脹性能高，隨著溫度的升高，膨脹性能不斷提升，對性能的破壞與影響更大，通過借助熱機械分析法對高分子材料的膨脹性能進行研究，通過降低膨脹系數，拓寬高分子材料的應用空間。

2.3 熱分析技術中的熱重法在高分子材料研究中的應用

所謂熱重法是在程序溫度控制環境下，就研究樣品的質量、時間及溫度之間的關系進行研究的技術。該技術在高分子材料研究中的應用主要體現在三方面：首先，測定高分子材料的組成成分，可以通過繪制高分子材料熱重曲線，測定出里面含有的灰分、碳化合物等物質比例，其也適用于混合高分子材料中不同物質成分比例的測定，測量數據準確；其次，測定高分子材料中揮發性物質，以塑料為例，其在加工與生產的過程中很容易溢出揮發性物質，這些物質的揮發進而會影響高分子材料原有的性能與外觀，借助熱重法對熱重曲線進行詳細描繪可以完成對揮發性物質的測量工作；最后，熱重法在研究高分子材料的熱穩定方面也具有重要作用。在高分子材料使用的過程中，熱穩定性是最重要的研究指標之一，通過繪制熱重曲線圖，具體研究高分子物質的拐點溫度、終止溫度及起始溫度，并對三者進行直觀對比，以便更好地了解高分子材料的熱穩定性，基于研究數據，對高分子材料性能進行進一步優化處理。

3 結語

熱分析技術作為一種創新型技術，在高分子材料的研究中發揮著重要作用。我國對這方面的研究還存在明顯不足，但隨著對熱分析技術的研究深入，高分子材料性能及外觀的靈活改變與優化將逐漸實現。本文選取熱分析技術中的三項顯著技術為研究對象，探討其對高分子材料研究的重要意義，為高分子材料的研究提供了必要的技術支持，更好地推進我國高分子材料的研究工作。

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Analyses the Application of Thermal Analysis Technology in Polymer Material Research

WANG Xiaoxiao,XING Haojie,Cheng Xiang
(Jiamusi University School of Materials Science and Engineering, Jiamusi 154007)

Thermal analysis technology as a comprehensive measurement of material properties and temperature relations of new technology, appeared at once with its high accuracy and sensitivity detection rate was verified and promotion in various aspects, it play out in the study of polymer materials and its significant advantages. This paper focuses on the application of thermal analysis technique in high polymer material research analysis, better probing into the bright future of thermal analysis technique and broad space for development.

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