無論是 PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PP（聚丙烯）還是生物聚合物—塑料已經(jīng)成為當今生活中不可或缺的一部分。它們廣泛應用于包裝材料、玩具、汽車零部件、醫(yī)療器械或航空航天工業(yè)等多種領域。
了解聚合物的熱行為特征，如熔點、玻璃化轉變、結晶度、熱穩(wěn)定性和老化，以便能夠為各種應用選擇合適的聚合物。聚合物的熱分析有助于了解原材料和最終產(chǎn)品的特性。這是優(yōu)化生產(chǎn)工藝和達到這些聚合物特定應用所需規(guī)格的重要先決條件。
在林賽斯熱分析測量系統(tǒng)的支持下，可實現(xiàn)對聚合物材料的精確熱分析。我們的量熱儀、熱重分析儀、膨脹儀和熱機械分析設備可用于產(chǎn)品開發(fā)以及工藝優(yōu)化、質(zhì)量保證和損傷分析。
差示掃描量熱法（DSC）因其多功能性和信息價值，成為當前塑料領域應用最廣泛的熱分析方法。此外，對于聚合物行業(yè)，林賽斯還提供其他高質(zhì)量的測量儀器，例如加熱顯微鏡，光學膨脹儀，用于熱導率測定的激光導熱儀，以及壓力膨脹計。
前言
聚酰亞胺是一種高性能聚合物，適用于極端熱、電和機械應力的環(huán)境，具有尺寸熱穩(wěn)定性，低導熱性和導電性，優(yōu)異的耐磨損和承載性能，耐化學腐蝕和耐輻射等顯著的性能。
與傳統(tǒng)的金屬材料、陶瓷和聚合物相比，聚酰亞胺的優(yōu)勢還在于使許多元器件可以制作得更輕便、更耐腐蝕。聚酰亞胺的應用非常廣泛，主要用于航空航天，半導體和汽車技術等領域。
實驗
使用 TIM-Tester 在 50 °C（TH = 70 °C，TC = 30 °C）和 1 MPa 的接觸壓力下測量尺寸為 25 mm × 25 mm 的聚酰亞胺樣品的熱阻抗。為確定導熱系數(shù)和熱接觸電阻，測量了在 1.1 mm 到 3.08 mm 之間的三個不同厚度的樣品。如下圖所示，測得的導熱系數(shù)為擬合直線斜率的倒數(shù)（0.384 W/(m·K)），接觸熱阻對應于與 y 軸的交點（截距）。
前言
現(xiàn)如今，為了優(yōu)化材料的性能，各種各樣的添加劑被發(fā)現(xiàn)并應用于材料技術和復合材料中。復合材料廣泛應用于電子、建材等行業(yè)。然而材料的真實性能可能因生產(chǎn)條件和混合物而有很大的差異。因此，對材料的真實性能進行精確地測量顯得尤為重要。
實驗
本實驗使用 THB-100（新型號THB Basic，Advance，Ultimate）對陶瓷填充聚合物的熱導率、熱擴散率和比熱容進行測定。為此，將樣品和傳感器（三明治式結構）放置在加熱爐中，從室溫到 90 ℃ 進行測量。如下圖所示，在測量溫度范圍內(nèi)，試樣的比熱容隨著溫度的升高而增大，熱擴散率隨著溫度的升高而減小，其熱導率幾乎恒定在 0.44 W/mK ，僅表現(xiàn)出輕微的增減。
前言
熱收縮材料在較高的溫度下變得柔軟，從而適應基底物體的形狀。因此，這種類型的材料可用于密封和保護線束、電纜和管道等。大多數(shù)電纜絕緣是由各種熱塑性塑料制成的，通常含有一些硅烷。它們被用于各種應用領域，熱塑性塑料的熱導率研究在材料科學領域具有重要意義。
實驗
本實驗所測樣品為熱塑性塑料管材。使用 THB-100（新型號 THB Basic，Advance，Ultimate）分別測定樣品在室溫、50 ℃ 和 110 ℃ 下的熱導率，將樣品與THB傳感器（三明治式結構）一起放置在加熱爐中。
樣品在較高的溫度下會軟化，而在室溫下則會冷卻變硬，這是這種熱塑性材料的典型行為。從曲線上可以看出，在溫度低于 50 ℃ 之前，熱導率隨著溫度的升高先減小，在溫度大于 50 ℃ 后，熱導率迅速上升。樣品熱導率的增大可能是由于材料的軟化使其與傳感器的熱接觸顯著改善而加強的。
前言
環(huán)氧樹脂廣泛應用于涂料、膠黏劑和復合材料等領域，它具有優(yōu)良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及良好的耐熱性和耐化學性等。這些特性可以很容易地通過添加劑進行改變，因此環(huán)氧樹脂還可以提供高絕熱性或良好的導電性。環(huán)氧樹脂的導熱性在許多應用領域中備受關注。
實驗
使用 THB-100（新型 THB Basic，Advance，Ultimate）測量固化后的環(huán)氧樹脂樣品在室溫和 50 ℃ 下的熱導率，將樣品和傳感器（三明治式結構）放置在加熱爐中。如下圖所示，樣品熱導率從室溫下的 0.196 W/(m?K) 增加到 50 ℃ 時的 0.204 W/(m?K) ，這是硬質(zhì)聚合物熱導率的典型范圍。
前言
聚乙烯（PE）是最常用的聚合物之一，它具有易于制造、化學穩(wěn)定性好、重量輕、易于加工和成本低廉等特點，廣泛應用于各個領域，如用于制造包裝材料、薄膜等。
實驗
使用 LFA L51 測量厚度為 1 mm 的 PE 樣品的熱擴散率。為了準確地測量樣品，將樣品放入底部和蓋子封閉的液體樣品容器中。為了改善樣品與樣品容器之間的熱傳遞，在樣品的上下表面中間均涂上一層極薄的氧化鋯涂層，這樣樣品可以直接吸收能量而不會有很大的損失。然后在 300 ℃ 氦氣氣氛下進行測量。從圖中可觀察到 PE 樣品在低于熔點（130 °C 至 145 °C）時，熱擴散率隨著溫度的升高而減小。試樣熔化后，熱擴散率略有增加，在溫度達到 200 ℃ 后，試樣開始分解，熱擴散率隨著溫度的繼續(xù)升高而減小。
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前言
玻璃是一種非常獨特的材料，它們通常以無定形固體的形式存在，這意味著它們是一種非晶體材料，它們具有一些獨特的性質(zhì)，即它們的透光性能和相當?shù)偷臒崤蛎浵禂?shù)（CTE）。
由于無定形的性質(zhì)，它們的軟化點可能很低，這似乎是合乎邏輯的，但它們能在相當高的溫度下保持機械性能，這使得它們成為人類文明早期以來理想的建筑材料。當然，現(xiàn)在有許多不同種類的玻璃可供選擇，每一種都為其應用目的提供了自己的特殊性能。因此，了解每種物質(zhì)的確切性能是很重要的。
實驗
對標準物質(zhì) IRMM - 440 (樹脂粘結玻璃纖維板)分別在 30 ℃ 及 15 ℃ 下各測量 15 次。其中 30 ℃ 下導熱系數(shù)為：0.03274 ± 0.00015 W/(m?K) ，15 ℃ 下導熱系數(shù)為：0.03102 ± 0.00012 W/(m?K) ，顯示了 HFM 非常好的重復性。
前言
彈性體是一種特殊的聚合物，其玻璃化轉變溫度通常低于材料的使用溫度。彈性體的主要特點是通常成型穩(wěn)定，但具有彈性，可以在載荷下變形，但在載荷消除后仍能保持其原始形狀，具有高彈性和良好的復原性。
實驗
在本測量示例中，使用 L75 水平推桿膨脹儀對彈性體樣品進行液氮冷卻測量，以確定低于和超出玻璃化轉變范圍的熱膨脹系數(shù)。將彈性體樣品被放置在石英支架中，然后將儀器冷卻至 -60 °C 后，開始實驗。在 2 K/min 的線性升溫速率下，將樣品加熱至 50 ℃ ，記錄樣品的膨脹過程。
從圖中可以看出，在 -10 °C 和 0 °C 之間有一個轉變范圍，在這個轉變范圍內(nèi)，樣品的膨脹達到一個平臺。該平臺前后的熱膨脹系數(shù)（CTE）有顯著的不同范圍，這清析地表明了彈性體在玻璃化轉變點前后的不同行為。
前言
熱分析是分析各種化合物的一種非常有用的工具，差示掃描量熱法（DSC）可提供物質(zhì)發(fā)生相變和化學反應的相關信息。特別是 Chip-DSC 是聚合物鑒定和評價的有力工具。ABS 塑料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的簡稱，是一種非常常見的高分子材料。ABS 塑料由于具有優(yōu)異的硬度，光澤，韌性和電絕緣性、易于加工等性能而被廣泛使用，如汽車、電子電器建材、3D 打印等領域。
實驗
在熱分析中，玻璃化轉變溫度（Tg）通常被定義為無定形聚合物從玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度，玻璃化轉變溫度是高分子聚合物的特征溫度之一，玻璃化轉變溫度的大小受單體用量的影響，因此，它是用于評價原料質(zhì)量的一種很好的方法。在本實例中，使用 Chip-DSC 1 測量兩種不同的 ABS 樣品，升溫速率為 25 K/min 。如下圖所示，兩條曲線都顯示了第一個加熱周期，ABS 的典型玻璃化轉變可以在 100 ℃ 左右識別。
前言
聚合物或其他氧敏感材料的氧化和老化行為可以通過 DSC 測試 OIT（氧化誘導期或氧化誘導溫度）來研究。該試驗可以比較材料氧化和分解的趨勢，因此對質(zhì)量控制和材料的使用非常重要。
實驗
在本實例中，使用 Chip-DSC 100 在氬氣流速恒定為 10 L/h 的條件下，以 10 K/min 的升溫速率加熱一小塊低密度聚乙烯（LDPE）樣品。在溫度達到 200 °C 時，施加等溫段，然后以 10 L/h 的氣體流速將氬氣切換為氧氣。
如下圖所示，當加熱進入等溫段時，熱流信號中出現(xiàn)響應 “臺階” ，在熱流信號再次穩(wěn)定后，將氣氛切換成氧氣。7 分鐘后，熱流信號發(fā)生了顯著變化，這意味著樣品開始發(fā)生氧化。從開始通入氧化氣氛，至樣品開始發(fā)生氧化的這段時間差稱為材料在 200 ℃ 下的氧化誘導期 OIT 。這些信息可用于材料之間的比較和老化行為的預測，一些國家或國際標準，如 ASTM D3895，DIN EN 728，ISO 11357-6 等對材料氧化誘導期的測定均有詳細的介紹。
前言
Chip-DSC 與 UV/LED 光源相結合，是表征快速光固化樹脂的有力工具。由于 Chip-DSC 允許在測量過程中對樣品進行光學訪問，它可以配備光學探測器，如相機和光譜儀，也可以配備燈具，如 UV/LED 系統(tǒng)，用于固化和硬化實驗，允許在 DSC 坩堝中模擬材料的固化過程。
實驗
在本實驗中，使用光固化丙烯酸酯和熱固化環(huán)氧樹脂的混合物作為試樣，并將大約 10 mg 的試樣放置在 Chip-DSC 10 敞開的坩堝中，并使用幾個紫外光脈沖進行照射，直到?jīng)]有檢測到峰面積的變化。
通過計算第一個照射放熱峰與最后一個照射放熱峰之間的差值（當峰面積達到平穩(wěn)狀態(tài)，即表明此時不再發(fā)生光固化反應），從而確定紫外光固化部分的反應熱焓，可以推導出轉化率曲線。
DSC 是一種常用于表征材料的熱分析技術。在本應用中，采用 Chip-DSC 10 對 PP 顆粒進行測定，通過熔融焓和熔融行為可以區(qū)分不同的產(chǎn)品批次。
PP 是聚丙烯的簡稱，是最常見的熱塑性聚合物之一。它由丙烯單體通過加聚反應制成，屬于聚烯烴類塑料，其性能與聚乙烯（PE）基本相似，但硬度略高，耐熱性更強（PE 的熔點：100 ℃ ~ 130 ℃ ，PP 的熔點：150 ℃ ~ 170 ℃）。
PP 通常用于標簽和包裝材料和管道系統(tǒng)等。熔點是表征 PP 最簡單的方法。不同制造商生產(chǎn)的 PP 熔點可能會存在約 10 ℃ 之間的差異。
聚乙烯（PE）是最常用的聚合物之一，它具有易于制造、化學穩(wěn)定性好、重量輕、易于加工和成本低廉等特點，廣泛應用于各個領域，如用于制造包裝材料、薄膜等。DSC 是一種常用于表征材料的熱分析技術。在本實例中，采用 Chip-DSC 10 對 PE 顆粒進行測定。
聚乙烯可以通過其結晶度來進行表征，也可以用它的密度來進行定義：PE-LD（低密度聚乙烯），PE-LLD（線性低密度聚乙烯）或 PE-HD（高密度聚乙烯）。DSC 測量與其機械性相關，密度和結晶度越高，峰值和焓值越大。PE-LD 的熔融起始溫度大約在 110 ℃ ，PE-HD 熔融起始溫度大約在 130 ℃ 。
背景介紹
聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），屬于結晶型飽和聚酯，為乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤，是熱塑性聚酯中最主要的品種，俗稱滌綸樹脂。聚合物分析是 DSC 的主要應用之一。在聚合物分析中，我們比較關注玻璃化轉變溫度、熔點和結晶溫度的影響。
實驗過程
本實驗使用 Chip-DSC 10 對 PET 顆粒進行測試，稱取約 10-20 mg 的樣品，并對樣品進行預處理，使樣品表面平滑，并與坩鍋底部良好接觸。在本實驗中，對 PET 顆粒進行加熱，再進行淬火冷卻使其成為非晶態(tài)，然后使用 Chip-DSC 10 按照 50 K/min 的線性加熱速率進行分析。
結果分析
結果顯示，PET 顆粒在 80 ℃ 呈現(xiàn)明顯的玻璃化轉變，隨后在 148 ℃ 呈現(xiàn)冷結晶的非晶態(tài)，并在 230 ℃ 出現(xiàn)熔融峰。
另外 Chip-DSC 10 可以實現(xiàn)非?？斓募訜崴俾?。在 PET 樣品的初始快速淬火冷卻后，分別以 50、100、300、600 和 800 K/min 的加熱速率對 PET 樣品進行測量。只有使用相對緩慢的加熱速率時，才能觀察到冷結晶峰。在很高的加熱速率下，結晶太慢，相應的峰消失。由于樣品仍處于非晶態(tài)，并且只有結晶部分可以熔化，因此不再觀察到熔融峰。
根據(jù)冷卻速度的不同，聚合物 PET 的結晶度等級會發(fā)生顯著變化。在隨后的加熱過程中，只有在快速冷卻過程中，在結晶未完成時，才能觀察到冷結晶。如果之前的冷卻很慢，則無法觀察到玻璃化轉變或結晶。林賽斯 Chip-DSC 可實現(xiàn)快速彈道式冷卻速率，而無需任何額外冷卻器，即可進行高冷卻速率的實驗。
前言
聚酰亞胺是一種高性能聚合物，適用于極端熱、電和機械應力的環(huán)境，具有尺寸熱穩(wěn)定性，低導熱性和導電性，優(yōu)異的耐磨損和承載性能，耐化學腐蝕和耐輻射等顯著的性能。
與傳統(tǒng)的金屬材料、陶瓷和聚合物相比，聚酰亞胺的優(yōu)勢還在于使許多元器件可以制作得更輕便、更耐腐蝕。聚酰亞胺的應用非常廣泛，主要用于航空航天，半導體和汽車技術等領域。
實驗
使用 TIM-Teste 在 1 MPa 的接觸壓力下測量尺寸為 25 mm × 25 mm 的聚酰亞胺樣品在 40 °C- 150 ℃ 范圍內(nèi)的熱導率。如下圖所示，熱導率隨著溫度的升高而增加，與文獻值（黑色曲線）僅有略微的偏差。
