浅谈热分析技术在高分子材料分析中的应用

刘转 张佳倩

摘  要：作为一种新型的物质性质与温度关系的测量技术，热分析技术以期高灵敏度以及分析的准确性获得了业内的高度认可，并在高分子材料的分析领域发挥着越来越重要的作用。故此次就现代高分子材料分析过程中对于热分析技术的应用有效性进行探讨，以期发现热分析技术更多的应用可能性。

关键词：热分析;高分子材料;应用;

引言

现代热分析技术主要指代基于可控温度环境下测得样品特性与温度以及时间变化的关系的技术形式。目前该技术被广泛应用于定量以及定性的分析物理与热性能等方面。由于热分析技术在多个层面拥有巨大的优势，目前该技术已被广泛应用于石油化工、冶炼、橡胶以及高分子、低分子分析等场合。现代高分子产业发展正处于关键时期，而了解高分子材料的温度、组成以及热稳定性尤为重要。热分析技术则可以很好的检测这些关键参数，故有必要就该技术进行探讨。

1.热分析技术与高分子材料概述

目前，国际上将特定温度条件下、对于样品的物理特质和温度之间的关联性、物理特性与温度之间的依赖性进行全面测量与解读的技术成为热分析技术。该技术不单单可以用于对不同的物理指标的检测，同时也可以对集合的测定方式进行分别处理，因此应用更为灵活，且测得结果的准确性更高。高分子材料是一种较为新型的材料之一，在可应用性以及再塑性等方面相较于其他材料具有一定优势。相关研究表明，对高分子材料的熔融温度以及组成成分、热稳定性等进行改变，可以进一步拓展高分子材料的应用范围，符合各种生产场合需求。但在对高分子材料进行改造时，需要多种技术的配合进行，热分析技术就是其中关键技术之一。当前国内热分析技术依然处于发展中阶段，此外热分析技术也十分复杂，需要重点分析与探讨。

2.应用分析

2.1热重法分析技术的应用

热重法是典型的热分析技术之一，主要是指在可控的温度条件下，对目标样品的质量、温度以及时间之间的联系进行分析。目前该技术在现代高分子材料的分析方面主要表现为以下三种，第一，用于检测高分子材料的构成，基于绘制高分子材料的热重曲线、了解其中灰分、碳化合物等的构成含量，该技术同时也适用于对混合的高分子材料之中的各个不同的物质的组成多少分析，检测结果也更为可靠准确;第二，对高分子材料中的挥发性物质进行检定，如塑料高分子材料，在生产以及加工期间该材料十分容易产生各种具有挥发性的物质，但这些物质的挥发可能会对材料原本的外观以及性能等带来变化。此时，利用热重法分析技术，就可以很好的对其中各个挥发性物质的含量进行检测明确;最后，热稳定性方面的应用。高分子材料实际使用期间，热稳定性是其重要考量指标，利用热重曲线则可以对各个高分子材料的各个关键点温度进行测定，并可以直观的发现各个温度之间的联系，从而更好的描述高分子材料的热稳定特性。通过对各个数据的分析，以提升高分子材料特性。

2.2差热分析技术的应用

差热分析技术也是常规热分析技术之一，主要是指利用不断攀升的温度以及不断下降的温度条件下，观察样品的吸热以及放热过程。因此该技术通常也被用于玻璃等材质熔融与降解等方面的研究。随着对于高分子认识越来越深入，差热分析技术的应用也越来越广泛，尤其在定量分析方面有着一定的優势。例如，可以利用差式扫描热量技术，从而掌握固定时间中两个不同物质的温度以及功率变化关系。但该技术应用也存在一定的不足，例如难以对瞬间放热以及吸热效率等方面进行检定，需要进一步的搭配其他技术才能扩展其应用范畴。

2.3动态机械热分析技术的应用

该技术主要是指在可控温度条件下，检定物质在承受振荡性负荷下时模量与力学阻尼与温度之间的联系。该技术将高分子材料的力学行为和温度以及作用的频次进行高度关联，可以用于测定高分子材料的凝胶化、阻尼特性以及模量等各方面参数，这些参数则可以被用作对物质的可加工特性以及相容性等方面进行分析。例如，利用动态机械热分析技术来评测高分子材料的粘弹特性。许多高分子材料都具有一定的粘弹特点，在产生过程中主要以弹性的形式存储起来，潜能则以热的形式进行彻底释放。而当期被用作结构材料时，主要借助其弹性特点，加入作为减震以及隔音等材料应用时，则主要利用其粘性的特质。前者需要材料在特定的频率以及温度区间内保持一定的弹性参数，而后者则要求物质在一定的温度以及频率区间内可以始终处于较高的阻尼，故而高分子材料的生产与设计过程中，材料的动态力学相关指标尤为重要，利用动态机械热分析技术可以对其机械阻尼指标以及弹性模量等进行准确评估。而当动态机械热分析技术用于分析共混材料的相容性特点方面，一般聚合物共混是得到高综合性能的高分子材料的重要方式，另外共混物的动态力学特性则基于参与共混的两类聚合物的相容性有一定的关联。如若彻底相容，则共混物的特性以及间距相同构成的无规共聚物基本一致;如若无法相容，则共混物构成两相，采用动态机械热分析技术所鉴定的动态模量与温度变化曲线则会存在两个不同的台阶，消耗温度曲线也会存在两个不同的消耗峰，且每一个消耗峰又会对应齐总一个组分的玻璃化转化的温度，就峰的强度而言可以用于检测出共混物相对应的组分的各项参数情况。

3.结束语

作为当下一种新型的分析技术，热分析技术在现代高分子材料的分析方面有着非常明显的优势性。我国目前在该领域的研究依然处于初步发展阶段，要落后于西方等发达国家，但随着对其认识不断深入，相信可以国产化高分子材料的多样化改变与高分子材料的性能优化。此次首先对高分子材料以及热分析技术进行概述，了解两者之间的联系以及应用，随后分析就差热分析技术、动态机械热分析技术、热重法分析技术的应用展开讨论。当下我国工业发展正处于关键时期，对于新型技术的应用需求较高，包括热分析法等技术在国内的出现与多领域应用势必会得到更多行业的认可，起到的作用也更为突出。

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