热分析的方法描述多年,以其实用性在科学界广泛认可。在行业有许多方法,包括差示扫描量热法、热重和热机的分析。
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为什么热分析?
研究聚合物是最广泛使用的热分析。它是用来测量材料的物理性质及其热历史和机械。亚博网站下载这是用来估计聚合物一生中在不同的环境中,有助于保持聚合物可靠的和可持续的。
这些历史也可以用来帮助设计和描述过程用于生产聚合物。这导致了热分析仪器被用于实验室对所有行业塑料和高分子材料使用。亚博网站下载
这使得热分析的一个主要质量控制在高分子材料的生产和研究工具。亚博网站下载制造商不断试图创建完整的系统,以便广泛的分析;这反过来将创建一个需要提高效率,小型化,在聚合物材料制造和自动化。
热分析方法
差示扫描量热法
最受欢迎的方法来描述聚合物材料差示扫描量热法(DSC)。亚博网站下载该方法包括加热、冷却,或使材料在恒定的温度,以测量其能量输出。这就是所谓的焓作为温度的函数。
DSC被广泛的使用,这是一个非常具有成本效益的分析方法,与热量计和其他仪器相对便宜。然而,DSC确实有一些局限性。DSC不容易重复使用相同的材料在不同的实验室,而且它还需要减少样本量时确定材料属性。
热重量分析
热分析的另一种方法是热重分析(TGA)。TGA措施的质量样品的高分子材料作为温度的函数或时间同时它经历了一个加热控制程序。亚博网站下载
热重量分析法可用于模拟焙烧的温度和其他条件,用于产生一个小样本的材料用于描述或化学分析。TGA和DSC可以使用识别吸热和放热反应的温度。它也可以用来测量材料的热稳定性,防潮、偿付能力和填充内容。
TGA确实有一些局限性,主要是质量损失和降解形成并不等价,这阻碍的能力找到降解利用TGA的程度的指标。这意味着当TGA,退化可能明显高于使用这种方法。
热机的机械分析和直接
热机的和直接的机械分析两种其他的方法被用来描述聚合物。热机械分析(TMA)措施材料变形振动荷载下,这意味着压力是恒定的,并且负载显示没有来回运动。TMA使用一个低力范围,这意味着它是一个更安全的测试进行,它还允许更大的改变作用的力。
TMA的限制,然而,随着样本需要合理的平面和并行的面孔,使扩张。高工作温度范围的大约150°C到1000°C会导致更大的成本和安全问题由于燃烧能源成本风险和维护这些条件。
直接机械分析(DMA)类似于TMA但使用一个振荡负荷和措施的聚合物材料动态模量和阻尼产生的变形。DMA使聚合物材料的机械和热性能测试在一个广泛的温度和振动频率给研究人员和制造商更好地理解聚合物。
这种广泛还允许制造商聚合物如何执行在不同的环境中,但是DMA有缺点在其过程材料只能有1000 kPa和gpa之间的刚度等,已发现和模数值获得更精确的比通过常规机械测试相同的值。亚博网站下载
研究和开发
在《华尔街日报》2016年的一项研究聚合物国际化工、社会的新的实验技术进行创建和提高热分析方法。其中一个是保温,减少艾滋病的噪音在材料分析仪器的读数。然而,这些额外的屏蔽也引起担忧作为传热降低测量精度。
解决这个发现的研究人员使用了一种叫做热调制。它使用一个周期信号,而不是一个连续信号在许多常用的热分析方法。研究发现,周期信号相比有更好的信噪比的稳定的信号,这样内使用DSC。
结论
热分析提供了一些有用的工具,允许制造商创新和适应新的和现有聚合物创造更好的产品和更安全、更可持续的材料。亚博网站下载随着科技的发展,更多的方法和途径改善方法今天将会出现,甚至更多的创新。
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引用和进一步阅读
战斗中,T。,Neelameggham, N., Pistorius, C., Sanchez-Segado, S., Downey, J., Davis, B., & May, L. (Eds.). (2016).干燥、焙烧和煅烧的矿物质。施普林格国际出版。
节奏系统分析。(2021)。聚合物的热分析|系统分析博客|节奏。系统分析。检索2023年2月2日,来自https://resources.system-analysis.cadence.com/blog/msa2021-thermal-analysis-of-polymers
欧陆坊;坚毅不屈的实验室。(无日期)。热机械分析| TMA。坚毅不屈的实验室。检索2023年2月3日,来自https://www.eag.com/techniques/phys-chem/thermomechanical-analysis-tma/
Moseson d E。,Jordan, M. A., Shah, D. D., Corum, I. D., Alvarenga Jr., B. R., & Taylor, L. S. (2020, November 30). Application and limitations of thermogravimetric analysis to delineate the hot melt extrusion chemical stability processing window.国际制药学杂志,590年。亚博老虎机网登录ScienceDirect。https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119916
光度,Inc .(无日期)。热重分析(TGA) -光度。2023年光度,Inc .检索2月2日,从https://photometrics.net/thermogravimetric-analysis-tga/
' r B。,& Menczel, J. D. (Eds.). (2009).聚合物的热分析:基本原理和应用。威利。
Saruyama Y。,Tatsumi, S., & Yao, H. (2016, May 26). Recent progress in thermal analysis ofpolymers: experimentaltechniques and a new aspect of temperaturein measurement of material properties.聚合物国际,66年(2),207 - 212。威利在线图书馆。https://doi.org/10.1002/pi.5162
Weitzenbock, j . r . (Ed)。(2012)。粘合剂在海洋工程。爱思唯尔的科学。亚博老虎机网登录
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