熱分析是測(cè)量材料熱力學(xué)參數(shù)或物理參數(shù)隨溫度變化的關(guān)系，并對(duì)這種關(guān)系進(jìn)行分析的技術(shù)方法。

對(duì)材料進(jìn)行熱分析的意義在于：

①材料熱分析能快速準(zhǔn)確地測(cè)定物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)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(jī)械性能以及穩(wěn)定性等方面有著廣泛的應(yīng)用。

②由于熱性能是材料的基本屬性之一，對(duì)材料進(jìn)行熱分析可以鑒別材料的種類，判斷材料的優(yōu)劣，幫助材料與化學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)，質(zhì)檢控制與工藝優(yōu)化等。

既然熱分析是對(duì)材料進(jìn)行質(zhì)量控制的重要技術(shù)手段，那么熱分析到底是如何進(jìn)行的呢？根據(jù)國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)(ICTA)的歸納和分類，目前的熱分析方法共分為九類十七種，而常用的熱分析方法（如下圖所示）包括：差示掃描量熱(DSC)、熱重分析（TGA）、導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試、熱機(jī)械分析(TMA)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)等5種方法。

根據(jù)不同的熱分析方法采用不同的熱分析儀器設(shè)備，對(duì)材料的熱量、重量、尺寸、模量/柔量等參數(shù)對(duì)應(yīng)溫度的函數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從而獲得材料的熱性能。接下來(lái)，讓我們簡(jiǎn)單了解一下這5種熱分析方法：

（1）差示掃描量熱（DSC）

差示掃描量熱法（DSC）為使樣品處于程序控制的溫度下，觀察樣品和參比物之間的熱流差隨溫度或時(shí)間的函數(shù)。材料的固化反應(yīng)溫度和熱效應(yīng)測(cè)定，如反應(yīng)熱，反應(yīng)速率等；物質(zhì)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，如比熱容，轉(zhuǎn)變熱等；材料的結(jié)晶、熔融溫度及其熱效應(yīng)測(cè)定；樣品的純度等。

（2）熱重分析（TGA）

熱重分析法（TGA）是在升溫、恒溫或降溫過(guò)程中,觀察樣品的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的函數(shù)。主要研究材料在惰性氣體中、空氣中、氧氣中的熱穩(wěn)定性、熱分解作用和氧化降解等化學(xué)變化；研究涉及質(zhì)量變化的所有物理過(guò)程，如測(cè)定水分、揮發(fā)物和殘?jiān)?、吸附、吸收和解吸、氣化速度和氣化熱、升華速度和升華熱、有填料的聚合物或共混物的組成等。

（3）導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試

對(duì)于材料或組分的熱傳導(dǎo)性能描述，導(dǎo)熱系數(shù)是最為重要的熱物性參數(shù)。

①LFA激光閃射法

使用紅外檢測(cè)器連續(xù)測(cè)量上表面中心部位的相應(yīng)溫升過(guò)程，得到溫度升高對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線，并計(jì)算出所需要的參數(shù)。

②穩(wěn)態(tài)熱流法

熱流法（HFM）作為穩(wěn)態(tài)平板法的一種，可用于直接測(cè)量低導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

（4）熱機(jī)械分析(TMA)

熱機(jī)械分析，指在使樣品處于一定的程序溫度下和非震動(dòng)載荷作用下，測(cè)量物質(zhì)的形變與溫度時(shí)間等函數(shù)關(guān)系的一種技術(shù)，主要測(cè)量材料的膨脹系數(shù)和相轉(zhuǎn)變溫度等參數(shù)。

（5）動(dòng)態(tài)熱機(jī)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(jī)械行為，測(cè)定其儲(chǔ)能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度、時(shí)間與力的頻率的函數(shù)關(guān)系。

熱分析技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

熱分析技術(shù)在材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如高分子材料及制品（塑料、橡膠、纖維等）、PCB/電子材料、金屬材料及制品、航空材料、汽車零部件、復(fù)合材料等領(lǐng)域。下面通過(guò)我們實(shí)驗(yàn)室技術(shù)工程師做的兩個(gè)熱分析測(cè)試案例來(lái)展示它的應(yīng)用：

1.高分子材料的熱裂解測(cè)試

玻纖增強(qiáng)PA66主要應(yīng)用于需要高剛性和尺寸穩(wěn)定性的機(jī)械部件護(hù)罩。

玻纖含量影響到制件的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能。

2.PCB板的爆板時(shí)間測(cè)量

將樣品升溫到某一溫度后，保持該溫度并開(kāi)始計(jì)時(shí)，樣品發(fā)生爆板現(xiàn)象的時(shí)刻與保溫初始時(shí)刻的時(shí)間間隔為爆板時(shí)間。

其實(shí)，對(duì)于不同的材料和關(guān)注點(diǎn)的不同，我們所采用的熱分析方法也存在差異，通常會(huì)根據(jù)實(shí)際樣品情況和測(cè)試需求來(lái)選擇不同的分析方法。例如，高分子材料：想要了解它的特征溫度、耐熱性等性能，要用DSC分析；想要了解它的極限耐熱溫度、組份含量、填料含量等，要用TGA分析。

那么，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域、針對(duì)不同的測(cè)試需求，如何選擇適宜的熱分析方法呢？不同的熱分析方法所檢測(cè)出的曲線圖，應(yīng)該如何觀察和分析呢？

為此，美信檢測(cè)在5月24日為廣大的材料研發(fā)、生產(chǎn)、使用的企業(yè)，特舉辦一場(chǎng)“熱分析在材料領(lǐng)域的應(yīng)用與分析”技術(shù)交流會(huì)。

全面了解材料熱分析技術(shù)知識(shí)，僅需一步——直接參加我們本次技術(shù)交流會(huì)，會(huì)議全程免費(fèi)。

歡迎您帶問(wèn)題參與到我們的會(huì)議中來(lái)，可與講師面對(duì)面交流討論哦！

將幫助您從兩方面全面了解熱分析技術(shù)在材料領(lǐng)域的應(yīng)用：

①5種熱分析方法深度解析（包含儀器原理、適用范圍、影響因素等）

②熱分析方法在材料領(lǐng)域的應(yīng)用介紹和典型案例剖析