浅析热分析技术在高分子材料研究中的应用

王笑笑 刑浩杰 程 祥

浅析热分析技术在高分子材料研究中的应用

王笑笑 刑浩杰 程 祥

（佳木斯大学 材料科学与工程学院，佳木斯 154007）

热分析技术作为全面测量物质性质与温度关系的新型技术，其一经问世便凭借着准确、灵敏的检测速率在各方面得到验证与推广，其在高分子材料研究中也发挥出了自身的优势。本文主要针对热分析技术在高分子材料研究中的应用展开讨论，从而探讨热分析技术的前景与发展空间。

热分析技术 高分子材料 研究应用

从热分析目前的整体应用情况来看，其在检测高分子材料、对应无机物与有机物的化学与物理性能方面具有不可比拟的优势。随着近年来我国对高分子材料研究的深入，热分析技术起到了巨大的辅助推动作用，作为衡量物质物理参与与温度之间密切关联的新型技术，其前景十分广阔，在以后的高分子材料研究中将会发挥更大的功效。

1 热分析技术的概念、特征及在高分子材料应用中的解读

热分析技术概念的提出最早追溯到20世纪70年代，国际热分析协会将该技术定义为在特定程序控制温度的环境下，对物质的物理性质与温度之间的有效关联、温度依赖与物理性质关系进行解读与全面测量的新型技术。热分析技术既可以实现不同物理参数测定方式的集合，又可以使集合的测定方式分散开来，掌握操作起来十分灵活，灵敏度高。定义中涉及的程序控制温度通常情况下为线性温度，一定程度上涉及非线性温度或者恒温。物理性质的测量主要涉及该物质的特定光学特征、声学特点、机械及电学特征等。近年来，我国不断加大对高分子材料的研究，积极拓宽研究领域的同时，也注意创新高分子材料研究的方法。高分子材料作为一种新型材料，具有很强的应用与再塑性，研究者指出，通过改变高分子材料的熔融温度、物质组成比例、材料本身的热稳定性，可以改变高分子材料的既定性能，使高分子材料满足更多的生活与生产需求，而高分子材料性能的改变需要借助一定的技术，其中，热分析技术是最佳的分析工具，其是高分子材料研究中最关键的一环。目前，我国热分析技术还处于起步阶段，与发达国家的研究程度相比还存在较大差距。热分析技术是整体概念，其中又涉及不同的分析技术，最为突出且在高分子材料研究中应用最为广泛的是差热分析技术、热机械分析技术、热重分析技术，这也是本文重点阐述的内容。

2 热分析技术在高分子材料研究中的应用分析

2.1 热分析技术中的差热分析法在高分子材料中的应用

作为热分析的一种，差热分析法在高分子材料研究中的应用十分突出，根据持续升温和降温环境切换下对照物的吸热、放热反应原理，差热分析技术可以对玻璃等材料的降解、熔融等方面进行研究。随着近几年对高分子材料研究的深入，差热分析技术的应用也日渐广泛，特别是针对定量性的研究，可以采用差热分析法中的差式扫描热量技术，研究单位时间内两种物质功率及温度变化。但差热分析法也存在无法测量瞬间放热、吸热速率的缺陷，定量性能不明显。基于差热分析法既存的研究缺陷，还需要进一步补充与完善热分析技术，使其在高分子材料研究中发挥更大优势。

2.2 热分析技术中的热机械分析法在高分子材料研究中的应用

除差热分析法外，热机械分析法也是热分析技术下的一种。所谓的热机械分析法就是在有效控制温度的前提下，具体开展物质非震荡型负荷环境下所引发的形变与温度变化之间的既定关系的研究技术。目前，西方等发达国家已广泛将其应用于塑料测试中。热分析技术下的热机械分析法对材料的加工情况，适用范围及性能延展等方面都有一定的辅助研究作用，可以推进高分子材料软化点、机械性能等方面的拓展研究。其中，对机械性能的分析与研究意义重大，在研究获取参数的基础上，通过改变高分子材料的性能，实现高分子材料应用空间的拓展，并推进高分子材料受热断裂温度的研究进程，实现高分子材料性能的进一步优化。此外，其对高分子材料膨胀性能的研究也具有参考价值。不同于陶瓷及金属，高分子材料膨胀性能高，随着温度的升高，膨胀性能不断提升，对性能的破坏与影响更大，通过借助热机械分析法对高分子材料的膨胀性能进行研究，通过降低膨胀系数，拓宽高分子材料的应用空间。

2.3 热分析技术中的热重法在高分子材料研究中的应用

所谓热重法是在程序温度控制环境下，就研究样品的质量、时间及温度之间的关系进行研究的技术。该技术在高分子材料研究中的应用主要体现在三方面：首先，测定高分子材料的组成成分，可以通过绘制高分子材料热重曲线，测定出里面含有的灰分、碳化合物等物质比例，其也适用于混合高分子材料中不同物质成分比例的测定，测量数据准确；其次，测定高分子材料中挥发性物质，以塑料为例，其在加工与生产的过程中很容易溢出挥发性物质，这些物质的挥发进而会影响高分子材料原有的性能与外观，借助热重法对热重曲线进行详细描绘可以完成对挥发性物质的测量工作；最后，热重法在研究高分子材料的热稳定方面也具有重要作用。在高分子材料使用的过程中，热稳定性是最重要的研究指标之一，通过绘制热重曲线图，具体研究高分子物质的拐点温度、终止温度及起始温度，并对三者进行直观对比，以便更好地了解高分子材料的热稳定性，基于研究数据，对高分子材料性能进行进一步优化处理。

3 结语

热分析技术作为一种创新型技术，在高分子材料的研究中发挥着重要作用。我国对这方面的研究还存在明显不足，但随着对热分析技术的研究深入，高分子材料性能及外观的灵活改变与优化将逐渐实现。本文选取热分析技术中的三项显著技术为研究对象，探讨其对高分子材料研究的重要意义，为高分子材料的研究提供了必要的技术支持，更好地推进我国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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