塑料热分析检测

塑料热分析检测是研究塑料在温度变化过程中物理、化学性质（如热稳定性、相变、力学性能、成分等）变化的重要手段，常用的分析方法如下：

1. 差示扫描量热法（DSC）

原理：测量样品与参比物之间的热量差随温度（或时间）的变化，反映样品的吸热 / 放热过程。
侧重性能参数：

相变温度：玻璃化转变温度（Tg，非晶态塑料的 “软化点"）、熔点（Tm，结晶型塑料的熔融温度）、结晶温度（Tc，熔体冷却时的结晶温度）；

结晶度：通过熔融焓（ΔHm）与结晶时的标准焓对比，计算结晶型塑料的结晶度（如 PE、PP 的结晶度）；

热稳定性相关：氧化诱导期（OIT，评估材料在高温下抗氧化的能力，如聚烯烃的耐老化性）；

反应热：热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂）的固化反应放热峰，用于评估固化程度、固化温度区间。

2. 热重分析法（TGA）

原理：测量样品质量随温度（或时间）的变化，反映样品的挥发、分解、氧化等质量损失过程。
侧重性能参数：

热分解温度（Td）：材料开始显著分解的温度（如 5% 质量损失时的温度 T5%），评估热稳定性（如工程塑料 PA、PC 的耐温性）；

成分分析：

挥发分含量（如塑料中的水分、残留溶剂）；

填充剂 / 增强剂含量（如玻纤、碳酸钙、炭黑等，通过高温下有机相分解后残留的无机相质量计算）；

阻燃剂效果（通过分解速率、残炭量评估阻燃性能）；

氧化稳定性：在空气氛围下的增重 / 失重行为，反映材料的氧化速率（如橡胶的热氧老化）。

3. 动态热机械分析（DMA）

原理：在周期性机械应力作用下，测量材料的力学性能（如模量、阻尼）随温度、频率的变化，反映材料的粘弹性。
侧重性能参数：

动态力学参数：储能模量（E'，弹性贡献）、损耗模量（E''，粘性贡献）、损耗因子（tanδ = E''/E'，阻尼性能）；

玻璃化转变温度（Tg）：tanδ 峰值对应的温度（比 DSC 更灵敏，尤其适用于半结晶、交联或低 Tg 材料）；

低温脆性 / 高温软化：通过 E' 随温度的下降速率，评估材料在低温下的脆性（如 PVC 的冷脆温度）或高温下的软化行为；

交联程度：交联密度越高，E'（尤其是橡胶态平台区的模量）越大，可用于评估热固性塑料的交联效果。

4. 热机械分析（TMA）

原理：在恒定载荷下，测量样品尺寸（长度 / 体积）随温度（或时间）的变化，反映材料的热膨胀、软化、熔融等尺寸变化。
侧重性能参数：

热膨胀系数（CTE）：线膨胀系数（α）或体膨胀系数，评估材料的尺寸稳定性（如精密部件用塑料的尺寸随温度的变化率）；

软化点 / 热变形温度：在恒定载荷下，样品发生规定变形时的温度（如维卡软化点、热变形温度 HDT，用于评估塑料在负载下的耐温能力）；

熔融 / 结晶的体积变化：结晶型塑料熔融时的体积膨胀或结晶时的体积收缩。

5. 热解气相色谱 - 质谱联用（Py-GC-MS）

原理：将塑料在高温下快速热解为小分子碎片，通过气相色谱（GC）分离后，用质谱（MS）鉴定碎片成分，反映材料的化学结构。
侧重性能参数：

塑料种类鉴别：通过特征热解产物区分聚合物类型（如 PE 的烯烃碎片、PS 的苯乙烯碎片、PVC 的含氯碎片）；

添加剂分析：检测增塑剂（如邻苯二甲酸酯）、稳定剂（如铅盐、有机锡）、阻燃剂（如溴系阻燃剂）的热解产物；

降解机制：分析老化或降解后塑料的热解产物变化，推断降解路径（如聚烯烃的断链、PVC 的脱 HCl）。

塑料热分析检测不同手段从 “热效应"“质量变化"“力学性能"“化学结构" 等维度解析塑料性能，实际应用中常联用多种方法（如 DSC-TGA 联用）以全面评估材料的热行为。