1、下图为某一复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配方组成。

答：上图表明挥发物（增塑剂）的质量分数为19.8%，聚合物的质量分数为43.3%，炭黑为34.5%，灰分为2.4%。

2简要说明TG.DTG.DTA.DSC的原理,在他们的热谱中,纵坐标和横坐标各代表什么?答：TG：热重分析法为使样品处于一定的温度程序（升/降/恒温）控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程。

热谱中纵坐标为质量保持率，横坐标为时间或温度。

DTG：微商热重法是TG对温度或时间的一阶导数。

热谱图中纵坐标为质量变化率，横坐标为温度或时间。

DTA：热差分析法是把试样和参考试样同置于相同的加热或冷却的条件下，观察随温度或时间变化，它们之间的温差与温度间的关系的一种技术。

其纵坐标为样品与参考试样的温差，横坐标为温度或时间。

DSC：差示扫描量热法是使试样与参考试样绝热分离，分别输入能量，测量使两者温差为0时需的能量差△E与温度的关系。

纵坐标代表能量差△W或功率变化率dw/dt和热焓变化率dH/dt,横坐标为温差△T3应用DTA或DSC如何测定高分子材料的玻璃化转变温度Tg。

答：聚合物随温度升高，当达到Tg时在DTA或DSC曲线上会显示出拐弯的变化。

在测定Tg时由于开始温度很难准确地确定，一般要以拐弯处的外延线与基线交点作为Tg的值。

4如何应用DTA或DSC研究某二元聚合物共混物样品中两种聚合物的相容性，并画出示意图。

答：聚合物共混的相容性往往用Tg测定来研究，相容性好的的两聚合物的Tg在共混物中表示出相互靠近或称一个统一的Tg。

相反，不相容的两聚合物的Tg在共混后仍表现出远离的Tg。

（图见老师课件）对于结晶型聚合物，若相容性好，混炼均匀，分散性好，则其结晶度降低较大。

相反，不相容或混炼不均匀而造成互相分散性差的对结晶度影响较小。

即可以通过结晶度的变化大小推断两者的相容性，5为考察PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）与EV A（乙烯-醋酸乙烯共聚物）共混体系的相容性，采用一种热分析方法测定了不同比例共混体系的玻璃化转变温度Tg、冷结晶温度Tc和结晶熔融温度Tm，以及热焓变化等热性能，结果见下表所示。

请回答PET/EV A共混体系的相容性如何？为什么？（15分）第1题表PET/EV A共混体系的热分析谱图数据答：聚合物共混的相容性往往用Tg测定来研究。

在上表可知，组分PET 的Tg并没有因共混比例的变化而出现大幅的变化,基本保持在80 ℃左右,这表明PET 与EV A 共混后在无定形区是不相容的。

而且共混后PET 的Tm 与纯PET 的Tm 相一致,也不随共混组分比例变化而变化,可见其晶区也是不相容的。

6已知聚丙烯（PP）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）均为部分结晶聚合物，将两者按一定比例共混，可得到抗冲性能良好的改性塑料。

采用示差扫描量热法（DSC）研究PP/LLDPE=50/50（质量比）共混体系的结晶行为曲线，见图1所示。

表1则给出不同质量比的共混体系中PP组份的结晶度Xc(PP)和PE组份的结晶度Xc （PE）。

请简述如何应用DSC法来计算PP/LLDPE共混体系的结晶度？（15分）答：根据DSC曲线上熔融峰的面积A可测出晶体熔融热焓△H,△Hm=KA，其中m是试样的质量，K是校正系数。

如果已知100%结晶PP和LLDPE的熔融热焓△H c(PP)和△H c(LLDPE),可根据Xc=△H/△H c×100%求得共混体系中PP和LLDPE的结晶度Xc(PP) 和Xc(LLDPE)。

7有研究发现，炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。

请选用适当的热分析方法，设计合理的实验方案，阐述炭黑在氯化丁基橡胶CIIR和顺丁橡胶BR并用胶中的分散状态，请简要说明。

答：用DTA或DSC分别测定计算以下并用胶(控制并用胶比50:50，炭黑加50份)中BR的结晶度损失率，a炭黑只加在BR中，b炭黑只加在CIIR中，c先混合CIIR和BR后加入炭黑，d先加入炭黑后混合。

若各种加入方法中BR的结晶损失大致一样，则说明炭黑在BR/CIIR并用胶中发生两胶相之间的转移，符合炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。

7请选择适当的热分析方法，将下列各组中的两种聚合物鉴别出来，请做出简要说明。

（1）高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）；（2）聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）；（3）顺式聚丁二烯和（4）丁二烯-苯乙烯无规共聚物（丁苯橡胶SBR）和丁二烯-苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物（热塑性弹性体SBS）。

答：（1）可以用DTA或者DSC法测定HDPE和LDPE的熔点作比较，HDPE比LDPE具有更高的熔点和结晶度。

（PA66>PA6）（2）可以用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中Tg较大的是PVC【PP （0℃）， PVC（80℃）】。

（3）用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中Tg较大的是反式聚丁二烯（4）用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中有一个Tg的是无规共聚物，两个Tg的是嵌段共聚物（5）热稳定性顺序：PI>PTFE>HDPE>PMMA >PVC，在相同条件下用TG或者DTG测定，看谁较快失重。

8聚合物中常添加一些增塑剂改善材料的加工性能和耐寒性，使材料质地变软。

如PVC中常加入邻苯二甲酸二丁酯（DOP）作为增塑剂。

请运用热分析方法简要说明如何判断增塑剂的作用及如何定量分析出DOP在PVC中的含量。

答：使用DTA或者DSC法测定含有不同分量DOP的PVC的Tm和Tg，如果熔点降低，就表明结晶度降低，也就是材料的塑性增加。

Tg降低则说明材料的耐寒性增加。

使用TG在氮气环境下测定含有DOP的PVC，首先失重的就是DOP，从而得到DOP含量。

9高密度聚乙烯( HDPE) 和聚酰胺6(PA6) 是广泛使用的塑料材料, HDPE 价格低廉、质轻、成型性好、吸水率低；PA6 具有优异的力学性能、耐热性及良好的耐油性和耐溶剂性。

但是聚烯烃和尼龙共混体系属于极不相容共混体系，必须进行增容才有实用价值。

下图是以聚乙烯接枝马来酸酐( PE－g－MAH) 为增容剂,采用示差扫描量热分析法(DSC)对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用进行的研究结果。

图1 和图2 分别是有无PE－g－MAH 体系和不同PE－g－MAH 用量HDPE/ PA6 共混体系的DSC 谱图,表1是相应DSC 数据表。

请根据图1－2及表1，分析PE－g －MAH对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用。

图1 HDPE/ PA 共混体系DSC 谱图图2 不同增容剂用量的共混体系的DSC 谱图表1 HDPE和PA6 在HDPE/ PA6/ PE－g－MAH共混物中DSC数据表答：如图1和表1所示,对HDPE/PA共混体系,在无PE-g-MAH时,共混物中HDPE相、PA相的熔点与它们的均聚物熔点相同,基本没有发生变化,仍分别为138℃与228℃,但熔融热焓Hm有所提高,HDPE相由173.0 J/g变到197.8 J/g, PA 相由28.0 J/g到43.1 J/g。

当PE-g-MAH加入HDPE/PA共混体系后,熔点和熔融热焓都发生变化。

HDPE相的熔点Tm从其均聚物的138℃降至129℃,PA相的熔点从228℃降至218.5℃, HDPE相熔融热焓从173.0 J/g降低到117.5 J/g。

熔点降低,熔融热焓降低。

由图2可看出：随着PE-g-MAH用量的增加,共混组分HDPE相和PA相的峰间距离变化不大,但不同配方中相同组分的熔点均有所下降,PE-g-MAH较大用量时,熔点降低了9~10℃。

经验表明，当两种结晶性聚合物共混时,晶区存在相互作用，若两聚合物相容性好则结晶度降低，也就是熔点会降低。

因此，PE-g-MAH 能够增加HDPE相和PA6相之间的亲和性,使两相界面的相互作用增强,两者的相容性得以改善。

10下图为线性聚苯乙烯微球（PS microspheres）和以二苯甲烷双马来酰亚胺（BDM）为交联剂的交联聚苯乙烯微球（PS/BDM microspheres）的热重分析（TGA）曲线。

请简述该测试方法的基本原理，并解释从图中可得到两种聚合物微球的哪些性能特征。

由于交联聚苯乙烯微球中形成部分交联结构,当失重5 %时,其热稳定性由交联前的306℃上升为交联后的328℃;而失重50 %时热分解温度由交联前的390℃提高到交联后的413℃。

交联聚苯乙烯微球热分解温度提高了20℃左右,说明交联剂BDM的加入使其内部形成了交联网状结构,提高了交联聚合物微球的耐热性。

12纯PVC分别在200℃和420℃附近开始各有一个失重过程，对应的失重量分别为60%和40%。

现有一个碳酸钙含量为10wt%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请划出其热重（TG）曲线和微商热重（DTG）曲线示意图（假设碳酸钙在测试温度范围内不发生分解），并作出简要说明。

答：200℃开始有一个失重过程，此过程后的质量保持率为90%×（1-0.6）+10%=46%420℃开始第二个失重过程，此过程后质量的保持率为最终碳酸钙的量，则TG和DTG图如下（自己画）13天然橡胶（NR）是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但因含有大量不饱和键而易于热氧老化。

因此NR配方中常加入防老剂D来抑制或延缓氧化反应，提高其热稳定性。

请说明如何应用TG来比较加与不加防老剂D的天然橡胶制品的热稳定性，并画出示意图（已知：纯天然橡胶的起始分解温度约为200℃，外推终止温度约为313℃，超过350℃后失重率为100%）。

答：在相同条件下，采用等速升温直到聚合物降解失重，测试两种不同NR 硫化胶（含防老剂 D 提纯品、不含防老剂D）的热失重，测出起始分解温度以及外推终止温度并比较。

若含防老剂D的温度均高于不含的，则说明防老剂D 对NR 的热氧稳定性有一定的改善作用。

NR 热失重示意图。