玻璃化温度Tg和Tm(热分析技术在橡胶行业的应用)


玻璃化温度Tg和Tm(热分析技术在橡胶行业的应用)

热分析技术是一种揭示材料与温度关系的表征手段,广泛应用于材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面的定性和定量研究。在橡胶材料领域,热分析技术已成为研发及质量控制不可或缺的重要工具。

一、常见的热分析方法及其功能

DSC(差示扫描量热法)是在程序控制温度下,测量样品热流随温度或时间变化的技术,可用于研究样品的熔融、固-固转变和化学反应等热效应。

TGA(热重分析法)是在一定气氛中测量样品质量随温度或时间变化的技术,可研究挥发、降解等伴随质量变化的过程。结合TGA-MS或TGA-FTIR技术,可对挥发出的气体进行分析,获取更全面准确的信息。

TMA(热机械分析法)可测量样品在特定应力下的位移变化。DMA(动态热机械分析法)则可在宽频率范围内研究材料的粘弹性,获取机械模量和阻尼行为等数据。

二、热分析技术为橡胶材料提供的性能指标测试包括:

1. DSC:玻璃化转变、组成分析。

2. TGA:热稳定性、氧化稳定性、降解等。

3. TMA和DMA:粘弹性能、弹性模量、阻尼行为、填充剂含量等。

三、具体应用介绍:

1. 利用TGA进行组成分析:通过观察样品因蒸发、高温分解、燃烧等引起的重量变化,可分析样品组成。对于橡胶材料,TGA可有效确定各组分含量。

2. 利用DSC鉴别聚合物:当高聚物混合物中各组分的分解温度相近时,TGA无法区分,但DSC可根据玻璃化转变的不同来区分各组分。

3. 利用DMA进行机械性能分析:DMA可提供材料的宏观粘弹行为和微观性能信息。例如,通过不同硫化度的R的DMA分析,可确定其交联密度。

4. 在真空条件下的TGA测试:增塑剂的蒸发与聚合物的分解有时会彼此重叠,真空条件下的TGA测试可使两个过程得到较好分离,提高分析准确性。

5. 使用SC增加测试准确度:温度调制DSC(SC)技术可减小焓的松弛效应和熔融过程对测得的热容曲线的影响,提高测试准确性。

6. 利用DMA进行蠕变性能测试:DMA测试可了解聚合物与添加剂之间的相互作用,并评估材料的应力与应变关系。

四、结论:

热分析技术为表征材料性能提供了全面而有力的工具。对于日常质量控制,可选择单一热分析技术控制质量技术指标。而在材料研发领域,需综合运用多种热分析技术,全面研究和评估材料性能。


玻璃化温度Tg和Tm(热分析技术在橡胶行业的应用)