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          材料熱分析

           

          熱重分析(TGA) 熱機械分析(TMA) 材料導熱性能分析
          動態熱機械分析(DMA) 差示掃描量熱分析(DSC分析)

           

          材料熱分析

          是在程序控制溫度下,測量物質的物理性能隨溫度變化的技術。

           

          材料熱分析

           

          通過測定物質加熱或者冷卻過程中物理性質的變化來研究物質性質及變化,或者對物質進行鑒別分形。物理性質則包括物質的質量、溫度、熱焓、尺寸、機械、聲學、電學及磁學等性質。

           

          材料熱分析目的、意義

          材料熱分析能快速準確地測定物質的晶型轉變、熔融、升華、吸附、脫水、分解等變化,在表征材料的熱性能、物理性能、機械性能以及穩定性等方面有著廣泛的應用。

          對無機、有機及高分子材料的物理及化學性能方面的研究和相關材料生產中的質量控制都具有十分重要的實際意義。

           

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          常用材料熱分析技術

          熱分析方法的種類是多種多樣的,根據國際熱分析協會(ICTA)的歸納和分類,目前的熱分析方法共分為九類十七種,在這些熱分析技術中,差示掃描量熱法、熱重分析、熱機械分析、動態熱機械分析、導熱系數測試應用得最為廣泛。

           

          材料熱分析

           

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          ① 差示掃描量熱分析(DSC分析)

          在溫度變化過程中(升/降/恒溫),測量樣品和參比物之間熱流差的變化。

          利用差示掃描量熱儀,可以研究材料的熔融與結晶過程、結晶度、玻璃化轉變、相轉變、液晶轉變、氧化穩定性(氧化誘導期 O.I.T.)、反應溫度與反應熱焓,測定物質的比熱、純度,研究高分子共混物的相容性、熱固性樹脂的固化過程,進行反應動力學研究等。

           

          ② 熱重分析(TGA)

          在溫度變化過程中(升/降/恒溫) ,測量樣品的重量隨溫度或時間的變化過程。

          利用熱重分析法,可以測定材料在不同氣氛下的穩定性與氧化穩定性,可對分解、吸附、解吸附、氧化、還原等物化過程進行分析(包括利用 TG 測試結果進一步作表觀反應動力學研究),可對物質進行成分的定量計算,測定水分、揮發成分及各種添加劑與填充劑的含量。

           

          ③ 熱機械分析(TMA)

          該技術的基本原理是,在一定的載荷與溫度程序(升/降/恒溫及其組合)過程中,測量樣品的形變。 

          利用熱機械分析儀,可以研究材料的如下特性:

          線膨脹與收縮

          玻璃化溫度

          致密化和燒結過程

          熱處理工藝優化

          軟化點檢測

          相轉變過程

          反應動力學研究

           

          ④ 動態熱機械分析(DMA)

          使樣品處于程序控制的溫度下,并施加單頻或多頻的振蕩力,研究樣品的機械行為,測定其儲能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度、時間與力的頻率的函數關系。

          廣泛應用于熱塑性與熱固性塑料、橡膠、涂料、金屬與合金、無機材料、復合材料等領域。

           

          ⑤ 導熱系數測試

          1.穩態熱流法

          適用于均質及非均質之導熱電絕緣熱界面材料的等效熱傳導系數與熱阻抗測試。

          2.激光閃射法(LFA)

          該方法是非接觸式與非破壞式的測量技術,不僅能精確地直接測量熱擴散系數,也可乘以樣品的比熱容和密度,計算導熱系數。

           

          測試項目

           

          參數 測試方法 溫度范圍
          熔點、熔融熱焓、結晶溫度、結晶熱焓 差示掃描量熱分析
          DSC
          -100℃~550℃
          比熱容 差示掃描量熱分析
          DSC
          -100℃~550℃
          玻璃化轉變溫度 差示掃描量熱分析
          DSC
          -100℃~400℃
          熱機械分析
          TMA
          -100℃~400℃
          動態熱機械分析
          DMA
          -100℃~400℃
          熱裂解溫度 熱重分析
          TGA
          室溫~800℃
          熱膨脹系數 熱機械分析
          TMA
          -100℃~900℃
          爆板時間 熱機械分析
          TMA
          室溫~300℃

           

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