材料热分析技术在高分子材料中的应用..docxVIP

武汉理工大学研究生课程设计（论文）材料热分析技术在PVC研究中的运用学院（系）：材料学院 专业班级：材料学1008班学生姓名：隋承朔学生学号： 104972100340指导教师：熊传溪目 录摘要1Abstract11玻璃化转变温度的测定21.1玻璃化转变温度21.2升温速率依赖性22热稳定性的测定与分析32.1热解性能测定32.2燃烧性能测定53物质组成结构分析63.1聚合物结构63.2共混物性能73.3物质鉴定93.4分解产物124小节14参考文献15摘要本文列举了大量PVC研究中热分析技术的应用的实验案例，总结出热分析技术在PVC材料研究中的多种应用，其中包括玻璃化转变温度的测定及其运用、热稳定性分析、物质组成结构分析中的运用，除了PVC之外，还补充了魔芋、尼龙等材料的鉴定。关键词：热分析；PVC；应用；AbstractThis paper lists?a large number of?thermal?analysis application case on PVC’s research, and summe up the?thermal?analysisin?a variety of?applications on PVC?materials research?, including?the measurement of?the glass transition temperature?and its application, thermal?stability, composition?The use of?structural analysis, Apart from PVC,?the?konjac, nylon and other?materials’?identification is also added。: Key Words：thermal?analysis；PVC；application；热分析技术是在程序控制温度下测量样品的性质随温度或时间变化的一组技术，它在定性、定量表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛地应用。热分析技术已渗透到物理、化学、化工、石油、冶金、地质、建材、纤维、塑料、橡胶、有机、无机、低分子、高分子、食品、地球化学、生物化学等各个领域。PVC是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。已被广泛应用于建筑、汽车、电缆、包装及家电等行业。近几年来,随着我国建筑、汽车及电力等行业的快速发展, PVC产量和消费量增长迅速[1]。但PVC的氧指数(LOI)最低达22%,使得其制品在许多领域的应用受到限制。1玻璃化转变温度的测定1.1玻璃化转变温度玻璃化温度Tg是度量高聚物链段运动的特征温度，在Tg以下，高聚物处于玻璃态，在Tg以上，非晶态高聚物进入橡胶态，损耗模量E’’和损耗因子tg在转变区达到最大值。Tg是非晶态塑料的使用温度上限，橡胶使用温度的下线，测定Tg无论对于橡胶和非晶塑料都具有重要意义[2]。玻璃化转变发生在一个相当宽的温度区，在动态热分析实验中,通常把损耗正切峰对应的温度作为转变温度,原因是在损耗正切曲线上比在弹性模量曲线或损耗模量曲线上更容易将一些转变过程分辨出来。1.2升温速率依赖性用上述方法确定的玻璃化转变温度存在着一个非常明显的缺陷,即在该温度之前,弹性模量快速下降过程或损耗模量上升过程已基本完成,这就意味着玻璃化转变过程已完成,所以该温度并不能真实地界定玻璃化转变过程。在材料的应用方面,尤其是在一些需要材料保持很好的尺寸稳定性和刚性的应用场合,也不适宜采用这一温度作为材料使用温度的上限,因为在这一温度之前,相对于工程要求材料已经失效[3]。图1给出了PVC在动态热分析实验中弹性模量、损耗模量和损耗正切曲线在同一温度坐标内的对比图,可以发现损耗正切峰对应的温度比损耗模量峰对应的温度高出40℃左右。通过对弹性模量曲线进行微分求取PVC在玻璃化过程中弹性模量的下降速率可以发现,弹性模量下降速率曲线峰所对应的温度与损耗模量曲线峰所对应的温度,在实验误差允许的范围内几乎可认为是等同的。这种现象在物理意义上也很容易被理解,因为这两个峰所对应的温度都标志着玻璃化转变过程在此处进行得最为剧烈。损耗模量曲线与弹性模量下降速率曲线的对比见图2。因此用弹性模量下降速率曲线的峰值温度作为玻璃化转变温度可以比较准确地界定玻璃化转变过程。这种方法的另一个优点是对转变过程的敏感度很高,很容易将玻璃化转变过程分辨出来。同时考虑到理论分析的切入点为弹性模量变化,所以本文采用弹性模量下降速率曲线峰值所对应的温度作为玻璃化转变温度。图1　PVC的弹性模量曲线、损耗模量曲线和损耗正切曲线图2　PVC的损耗模量曲线和弹性