熱分析是測量材料熱力學參數或物理參數隨溫度變化的關系，并對這種關系進行分析的技術方法。

對材料進行熱分析的意義在于：

①材料熱分析能快速準確地測定物質的晶型轉變、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、機械性能以及穩定性等方面有著廣泛的應用。

②由于熱性能是材料的基本屬性之一，對材料進行熱分析可以鑒別材料的種類，判斷材料的優劣，幫助材料與化學領域的產品研發，質檢控制與工藝優化等。

既然熱分析是對材料進行質量控制的重要技術手段，那么熱分析到底是如何進行的呢？根據國際熱分析協會(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）、導熱系數測試、熱機械分析(TMA)、動態熱機械分析(DMA)等5種方法。

根據不同的熱分析方法采用不同的熱分析儀器設備，對材料的熱量、重量、尺寸、模量/柔量等參數對應溫度的函數進行測量，從而獲得材料的熱性能。接下來，讓我們簡單了解一下這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間的函數。材料的固化反應溫度和熱效應測定，如反應熱，反應速率等；物質的熱力學和動力學參數的測定，如比熱容，轉變熱等；材料的結晶、熔融溫度及其熱效應測定；樣品的純度等。

（2）熱重分析（TGA）

熱重分析法（TGA）是在升溫、恒溫或降溫過程中,觀察樣品的質量隨溫度或時間的函數。主要研究材料在惰性氣體中、空氣中、氧氣中的熱穩定性、熱分解作用和氧化降解等化學變化；研究涉及質量變化的所有物理過程，如測定水分、揮發物和殘渣、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）導熱系數測試

對于材料或組分的熱傳導性能描述，導熱系數是最為重要的熱物性參數。

①LFA激光閃射法

使用紅外檢測器連續測量上表面中心部位的相應溫升過程，得到溫度升高對時間的關系曲線，并計算出所需要的參數。

②穩態熱流法

熱流法（HFM）作為穩態平板法的一種，可用于直接測量低導熱材料的導熱系數。

（4）熱機械分析(TMA)

熱機械分析，指在使樣品處于一定的程序溫度下和非震動載荷作用下，測量物質的形變與溫度時間等函數關系的一種技術，主要測量材料的膨脹系數和相轉變溫度等參數。

（5）動態熱機械分析(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，研究樣品的機械行為，測定其儲能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度、時間與力的頻率的函數關系。

熱分析技術的實際應用案例

熱分析技術在材料領域應用廣泛，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、復合材料等領域。下面通過我們實驗室技術工程師做的兩個熱分析測試案例來展示它的應用：

1.高分子材料的熱裂解測試

玻纖增強PA66主要應用于需要高剛性和尺寸穩定性的機械部件護罩。

玻纖含量影響到制件的拉伸強度、斷裂伸長率、沖擊強度等力學性能。

2.PCB板的爆板時間測量

將樣品升溫到某一溫度后，保持該溫度并開始計時，樣品發生爆板現象的時刻與保溫初始時刻的時間間隔為爆板時間。

其實，對于不同的材料和關注點的不同，我們所采用的熱分析方法也存在差異，通常會根據實際樣品情況和測試需求來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，在不同的應用領域、針對不同的測試需求，如何選擇適宜的熱分析方法呢？不同的熱分析方法所檢測出的曲線圖，應該如何觀察和分析呢？

為此，美信檢測在5月24日為廣大的材料研發、生產、使用的企業，特舉辦一場“熱分析在材料領域的應用與分析”技術交流會。

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歡迎您帶問題參與到我們的會議中來，可與講師面對面交流討論哦！

將幫助您從兩方面全面了解熱分析技術在材料領域的應用：

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域的應用介紹和典型案例剖析