淺談熱分析技術在高分子材料分析中的應用

劉轉 張佳倩

摘? 要：作為一種新型的物質性質與溫度關系的測量技術，熱分析技術以期高靈敏度以及分析的準確性獲得了業(yè)內的高度認可，并在高分子材料的分析領域發(fā)揮著越來越重要的作用。故此次就現代高分子材料分析過程中對于熱分析技術的應用有效性進行探討，以期發(fā)現熱分析技術更多的應用可能性。

關鍵詞：熱分析;高分子材料;應用;

引言

現代熱分析技術主要指代基于可控溫度環(huán)境下測得樣品特性與溫度以及時間變化的關系的技術形式。目前該技術被廣泛應用于定量以及定性的分析物理與熱性能等方面。由于熱分析技術在多個層面擁有巨大的優(yōu)勢，目前該技術已被廣泛應用于石油化工、冶煉、橡膠以及高分子、低分子分析等場合。現代高分子產業(yè)發(fā)展正處于關鍵時期，而了解高分子材料的溫度、組成以及熱穩(wěn)定性尤為重要。熱分析技術則可以很好的檢測這些關鍵參數，故有必要就該技術進行探討。

1.熱分析技術與高分子材料概述

目前，國際上將特定溫度條件下、對于樣品的物理特質和溫度之間的關聯性、物理特性與溫度之間的依賴性進行全面測量與解讀的技術成為熱分析技術。該技術不單單可以用于對不同的物理指標的檢測，同時也可以對集合的測定方式進行分別處理，因此應用更為靈活，且測得結果的準確性更高。高分子材料是一種較為新型的材料之一，在可應用性以及再塑性等方面相較于其他材料具有一定優(yōu)勢。相關研究表明，對高分子材料的熔融溫度以及組成成分、熱穩(wěn)定性等進行改變，可以進一步拓展高分子材料的應用范圍，符合各種生產場合需求。但在對高分子材料進行改造時，需要多種技術的配合進行，熱分析技術就是其中關鍵技術之一。當前國內熱分析技術依然處于發(fā)展中階段，此外熱分析技術也十分復雜，需要重點分析與探討。

2.應用分析

2.1熱重法分析技術的應用

熱重法是典型的熱分析技術之一，主要是指在可控的溫度條件下，對目標樣品的質量、溫度以及時間之間的聯系進行分析。目前該技術在現代高分子材料的分析方面主要表現為以下三種，第一，用于檢測高分子材料的構成，基于繪制高分子材料的熱重曲線、了解其中灰分、碳化合物等的構成含量，該技術同時也適用于對混合的高分子材料之中的各個不同的物質的組成多少分析，檢測結果也更為可靠準確;第二，對高分子材料中的揮發(fā)性物質進行檢定，如塑料高分子材料，在生產以及加工期間該材料十分容易產生各種具有揮發(fā)性的物質，但這些物質的揮發(fā)可能會對材料原本的外觀以及性能等帶來變化。此時，利用熱重法分析技術，就可以很好的對其中各個揮發(fā)性物質的含量進行檢測明確;最后，熱穩(wěn)定性方面的應用。高分子材料實際使用期間，熱穩(wěn)定性是其重要考量指標，利用熱重曲線則可以對各個高分子材料的各個關鍵點溫度進行測定，并可以直觀的發(fā)現各個溫度之間的聯系，從而更好的描述高分子材料的熱穩(wěn)定特性。通過對各個數據的分析，以提升高分子材料特性。

2.2差熱分析技術的應用

差熱分析技術也是常規(guī)熱分析技術之一，主要是指利用不斷攀升的溫度以及不斷下降的溫度條件下，觀察樣品的吸熱以及放熱過程。因此該技術通常也被用于玻璃等材質熔融與降解等方面的研究。隨著對于高分子認識越來越深入，差熱分析技術的應用也越來越廣泛，尤其在定量分析方面有著一定的優(yōu)勢。例如，可以利用差式掃描熱量技術，從而掌握固定時間中兩個不同物質的溫度以及功率變化關系。但該技術應用也存在一定的不足，例如難以對瞬間放熱以及吸熱效率等方面進行檢定，需要進一步的搭配其他技術才能擴展其應用范疇。

2.3動態(tài)機械熱分析技術的應用

該技術主要是指在可控溫度條件下，檢定物質在承受振蕩性負荷下時模量與力學阻尼與溫度之間的聯系。該技術將高分子材料的力學行為和溫度以及作用的頻次進行高度關聯，可以用于測定高分子材料的凝膠化、阻尼特性以及模量等各方面參數，這些參數則可以被用作對物質的可加工特性以及相容性等方面進行分析。例如，利用動態(tài)機械熱分析技術來評測高分子材料的粘彈特性。許多高分子材料都具有一定的粘彈特點，在產生過程中主要以彈性的形式存儲起來，潛能則以熱的形式進行徹底釋放。而當期被用作結構材料時，主要借助其彈性特點，加入作為減震以及隔音等材料應用時，則主要利用其粘性的特質。前者需要材料在特定的頻率以及溫度區(qū)間內保持一定的彈性參數，而后者則要求物質在一定的溫度以及頻率區(qū)間內可以始終處于較高的阻尼，故而高分子材料的生產與設計過程中，材料的動態(tài)力學相關指標尤為重要，利用動態(tài)機械熱分析技術可以對其機械阻尼指標以及彈性模量等進行準確評估。而當動態(tài)機械熱分析技術用于分析共混材料的相容性特點方面，一般聚合物共混是得到高綜合性能的高分子材料的重要方式，另外共混物的動態(tài)力學特性則基于參與共混的兩類聚合物的相容性有一定的關聯。如若徹底相容，則共混物的特性以及間距相同構成的無規(guī)共聚物基本一致;如若無法相容，則共混物構成兩相，采用動態(tài)機械熱分析技術所鑒定的動態(tài)模量與溫度變化曲線則會存在兩個不同的臺階，消耗溫度曲線也會存在兩個不同的消耗峰，且每一個消耗峰又會對應齊總一個組分的玻璃化轉化的溫度，就峰的強度而言可以用于檢測出共混物相對應的組分的各項參數情況。

3.結束語

作為當下一種新型的分析技術，熱分析技術在現代高分子材料的分析方面有著非常明顯的優(yōu)勢性。我國目前在該領域的研究依然處于初步發(fā)展階段，要落后于西方等發(fā)達國家，但隨著對其認識不斷深入，相信可以國產化高分子材料的多樣化改變與高分子材料的性能優(yōu)化。此次首先對高分子材料以及熱分析技術進行概述，了解兩者之間的聯系以及應用，隨后分析就差熱分析技術、動態(tài)機械熱分析技術、熱重法分析技術的應用展開討論。當下我國工業(yè)發(fā)展正處于關鍵時期，對于新型技術的應用需求較高，包括熱分析法等技術在國內的出現與多領域應用勢必會得到更多行業(yè)的認可，起到的作用也更為突出。

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