摘要:热分析技术主要用于分析材料的物理性质与温度之间的关系,作为一种新型技术,该技术在被提出后就受到了广泛的关注,在实际的材料分析中,热分析技术展出了较高的优势,该技术下的材料分析更加准确、敏捷,而且速度快、效率高,随着高分子材料的研发,热分析技术也在其物理性质和温度关系分析中显示出了良好的性能,未来,热分析技术还将进一步的发展。
关键词:热分析技术;高分子材料;技术作用;技术应用
引言
至今,热分析技术是一个比较广泛的概念,是对物质物理参数与温度变化之间进行深入研究的一种技术。以其明显的应用优势与特点,在各个领域中广泛应用。其在高分子材料中的应用,将会大大促进两者之间的相互发展。?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热分析技术的基本概念
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。
2热分析技术的应用领域简介
热分析技术将物质置于不同的温度环境,对其化学改变和物力改变进行分析,最终得出其与温度之间的关系,这些分析结果和数据将对材料的应用产生很大的影响。总体来讲,热分析技术可以被引用到下述领域当中:(1)分析材料的性能和结构,并对相关产品的生产进行质量检测,重点检测产品物理性能是否合格。(2)为生物材料以及分子生物学研究提供提理论分析工具。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(3)应用于各种动力学和热力学研究,为其提供快捷有效的研究技术。应用范围广、样品用量比较少。(4)完善对物质的研究层面,帮助全方位了解物质的性能和特点,是一种化学研究和热化学研究的新技术。(5)建立关于各类物质的热分析曲线图,帮助人们准确确立物质的性质。
3热分析技术在高分子材料研究与分析当中的具体应用
3.1高分子材料当中的差热分析法应用
差热分析指的是在程序温度控制下,研究两种物质的温度差随着温度变化的新技术。在持续升温或者降温环境下,对照物没有吸热、防热反应。被测物质在升温或者降温环境中,常常会出现热效应。因此,可以通过差热分析可以对玻璃等材料的降解、熔融、温度变化等方面进行研究。这种技术能够广泛应用于高分子材料在高温环境中的研究,近年来,这种差热分析技术得到了广泛应用。但需要明白,差热技术无法测量每个瞬间的防热、吸热速度,也就是缺乏一定的定量性能。对于定量性能的研究,可以采用差式扫描热量技术,这种技术主要是研究单位时间内,两物质的功率岁温度变化的新技术。这种新技术能够反映随着温度或者时间的变化,被测物质发生的焓变。若样品吸热,则焓变吸热,若样品放热,则焓变放热。
3.2热机械分析法在高分子材料中的应用
热机械分析法指的是在程序温度控制下,对物质非振荡型负荷环境下产生形变与温度变化之间关系进行研究的一种技术。西方等发达国家已经将这种技术作为重要的塑料测试工具。热材料分析技术对于材料的加工条件、应用范围、性能等有非常重要的作用,能够进一步研究高分子材料的软化点、机械性能、应力松弛等等。1)对于高分子材料其机械性能的分析。在应用高分子材料过程中,机械性能是非常关键的参数,改变高分子材料性能,进一步扩大其应用领用,使用热机械分析技术,能够测试高分子材料受热断裂的温度。2)研究高分子材料膨胀性能。众所周知,相比于陶瓷、金属材料等膨胀性能来说,高分子材料的膨胀性能更高,并随着温度的上升不断提高。为了进一步拓宽其应用领域,必须改变其性能,降低其膨胀性能。西方研究人员,对木素纤维进行该井,使用热机械性能技术测量其膨胀性能,进一步降低其膨胀系数。
3.3热重法在高分子材料研究过程中的应用
热重法,指涉的就是在程序化温度控制条件下,对待检验物品的质量与时间、温度之间相互关系展开考量的一种实用技术。主要侧重于研究在氧气、空气、以及惰性气体环境中高分子材料的氧化降解反应、热分解作用,以及稳定性。第一,测定高分子材料的组分。在实施高分子材料内部组成成分测量操作的过程中,这一技术具备着明显的准确性以及便捷性,通过对热重曲线的绘制,还能够实现对高分子材料的灰分、含碳量等参数的准确测定。第二,测定高分子材料中存在的挥发性物质。热重法能够实现对高分子材料中实际含有的杂质与添加剂等物质的准确测量。在实际的高分子塑料材料的加工、生产过程中,往往很容易产生挥发性物质,进而对材料的整体性应用性能产生不良影响,而通过对热重曲线的绘制与分析,势必能够实现对材料中存在的杂质以及添加物质的准确显示。
结束语
综上所述,热分析技术目前已成为近代仪器分析领域中不可缺少的一部分。由于热分析法在某方面的限制性,也常将热分析法与其它先进的检测系统联用,以达到人们的某种需求。随着热分析仪器的改革、创新、发展,人们对仪器的机械结构也有了越来越深刻的认识,现在国内已经出现了机电、气氛一体化的热分析仪器,新型的设计结构更加合理,观赏性更强,更重要的是单体零件数量越来越少,使机械出现故障的概率减小,增强了设备的稳定性和分析结果的可靠性,在样品的装填上,先进国家已经实现了样品自动填充,减少了人为操作失误发生的概率,实现了全自动化。随着社会生产力的提高和科学技术的创新,特别是以计算机科学为基础数字控制技术的成熟发展,热分析法正在往智能化、进样微量化、精密化、分析手段多元化、研究领域不断扩展和技术不断创新的方向发展,能预料在以后的发展中热分析法在材料分析方面会有更广阔的应用前景。
参考文献
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论文作者:杨超
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
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