熱分析技術

熱分析技術是在受控程序溫度條件下，物質的物理性質隨溫度變化的函數關系的一組技術。如熔融、結晶、分解、相變等，是一類非常重要的分析技術。不同的參數采用的分析技術是有差異的，本文總結了一些常用的熱分析技術及其在高分子材料中的應用。

熱重分析(TGA)

熱重分析是在程序控溫下測量物質的質量與溫度(或時間)關系的一種技術，將所得的熱重曲線再取其一階導數得到微商曲線(DTG)。熱重分析儀實際上是一臺熱天平，其主要組成部分是記錄天平、爐子、程序控溫系統、記錄儀等。熱重分析測定基本原理與常溫下天平的測量是一樣的，但是熱重分析測量是在不同溫度下測量的，而常規的天平測量是在常溫下得到的。

熱重分析能夠表征的參數非常多，應用非常廣，如質量變化、熱穩定性表征、分解溫度表征、成分分析/配方分析、聚合物某些化學反應動力學研究等。

EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)樹脂作為一種共聚物，乙酸乙烯酯含量不一樣，表現出來的性質不一樣，用途也不一樣，因此乙酸乙烯酯的含量是一個重要的指標，采用熱重分析法可以測定EVA中乙酸乙烯酯的含量。

差示掃描量熱分析(DSC)

差示掃描量熱分析是樣品在一定的溫度程序(升/降/恒溫)控制下，測量樣品與參比物之間的能量差隨溫度或時間的變化過程。DSC設備主要由加熱爐、樣品容器、溫度程序控制裝置部分及記錄裝置部分組成。影響DSC測試的因素主要有升溫速率、氣氛、樣品粒度、樣品用量等。

DSC能夠表征的參數有熔點、玻璃化轉變溫度、結晶溫度、熱焓值、比熱容、氧化誘導時間等，在聚合物的鑒定、固化反應研究、純度分析、聚合物的質量控制等領域廣泛應用。

以下案例為采用DSC測試HDPE的氧化誘導時間，通過氧化誘導時間的監控來表征材料的抗氧化或抗老化性能的情況。

靜態熱機械分析(TMA)

靜態熱機械分析是在程序控制的溫度下，對樣品施加一定的機械力，觀察樣品在一定方向上的尺寸隨溫度或時間的變化關系的一種技術。在恒定負荷作用下，得到形變—溫度的曲線。TMA設備主要由爐體、載樣臺、溫度傳感器、位移傳感器等組成。其測試影響因素主要有載荷、升溫速率、樣品均勻性等。

TMA測試的參數主要有線性膨脹系數、玻璃化轉變溫度、軟化點等，其具體應用有可以通過測定PCB的爆板時間衡量其質量，可以研究薄膜的收縮或膨脹情況，還可以研究加熱情況下材料的尺寸穩定性。

以下是聚酰亞胺(PI)薄膜線性膨脹系數表征的案例，柔性線路板中PI膜與銅復合，兩者膨脹系數必須保持一致，因此選材時必須對PI膜的膨脹系數進行研究，而TMA法比較適合膜材的線膨脹系數的測試。

動態熱機械分析(DMA)

動態熱機械分析法是在程序控溫下，測量物質受振蕩性負荷下動態模數或阻尼與溫度關系的一種技術。塑膠材料的動態力學性能隨溫度、頻率、升降溫速率、應力應變水平的變化，可以揭示許多關于材料結構和分子運動的信息，對于理論研究及實際應用都具有重要意義。DMA儀器一般包括溫控爐、溫度控制系統、位移傳感器、力傳感器、夾具等。

DMA測試的參數主要有損耗因子、玻璃化轉變溫度、模量、應力、應變等?？梢匝芯繎λ沙?、蠕變、玻璃化轉變溫度和次級松弛等。

DMA作為高分子材料耐環境老化性能評價手段之一，應用較廣。以下是通過DMA表征尼龍66吸水前后的性能變化：隨著環境溫度增大，尼龍吸收程度增加，由于酰胺基團水解導致分子斷鏈使分子量下降，從而使損耗峰位置整體低溫偏移。