氧化诱导期的测定
为防止高分子聚合物的氧化降解作用，通常在聚合物中都添加少量的抗氧剂。至于用什么方 法来评价抗氧剂的效力和选择最为有效的抗氧化剂是人们关注的一个问题。 目前普遍采用的方法是利用 DSC 测定高聚物的氧化诱导期。该法是在给定的温度条件下测定 聚合物开始氧化所需的时间。利用这种方法，对具有不同含量的抗氧剂的高聚物作一系列的 温度测定，再利用外推法可求出高分子聚合物在室温下的估计寿命。
聚合物的典型 TGA 曲线包括如下重 量阶梯： 1. 挥发物（水分、溶剂和单体） 2. 聚合物分解 3. 气氛变化 4. 碳的燃烧（碳黑或碳纤维） 5. 残余组分（灰分、填料、玻璃纤
维）
静态热机械分析，TGA
静态热机械分析是用来测量在程序温度下，样品的尺寸随温度或时间变化的一种技术。经典 的 TMA 实验测量样品的负载是在恒定负载下。在我们的 TMA 仪器中，不仅可施加恒定的负 载，还可施加一周期性变化的负载，我们称之为动态负载 TMA，即 DLTMA。DLTMA 能提 供聚合物的粘弹行为的信息。 TMA 能提供：软化温度、加热时的尺寸稳定性、粘弹行为；线胀系数，玻璃化转变，由同质 多晶现象引起的体积变化，纤维或薄膜的收缩和膨胀。
热历史和热机械历史对聚合物性能的影响
聚合物的物理性能是与它的结晶状态密切相关的，由于结晶状态受热历史的影响，因此可通 过热历史来控制聚合物的性能。一般说来，聚合物从熔融状态开始的冷却速度越快，所得的 结晶度越低，在急冷下则形成无定形状态。 对于聚合物，热历史和机械历史的影响很难分开的，因为机械处理往往伴有热处理过程。 DSC 可检测出聚合物在经过不同的热处理和机械处理后的差别。
解释
PE 膜在 129ºC 下退火时，发生晶体分离：分子结构中的最高链段会在无定形域会形成熔 点高于 129ºC 的晶体结构。在该退火处理中，不能形成熔点为 129ºC 或低于 129ºC 的晶体 结构。当样品冷却后，可能会形成具有较低熔点的其它晶体结构。但是，在样品的再加热 曲线在 129ºC 处出现了一条裂口（被称为记忆效应）。在熔解完成后，热历史被消除。
聚合物在小的压缩负载下的典型 TMA 曲线： 1. 玻璃化转变之前的膨胀 2. 玻 璃 化 转 变 温 度 （ 斜 率 的 变
化） 3. 玻璃化转变之后的膨胀 4. 塑性形变
动态热机械分析，DMA
动态热机械分析是在程序控制温度下，测量样品在周期性振动负载下的动态模量和阻尼随温 度和时间变化的一种技术。在研究和控制高聚物力学性能中，DMA 是最有用的工具之一。
DSC z z z z z z z z z
z • • z
z
TGA
z z z • z
TMA z
•
• z z z
• • •
z z z
常用聚合物的特征温度
该表可用于热塑性聚合物的表征,它提供了典型的玻璃化温度 Tg、DSC 熔化峰温 Tm、结晶熔 化热△fusH。注：括号内的数字仅供参考。
名称 PVC-P E/VAC PE-LD PE-HD POM 共聚 PP PVDC POM 均聚 PVDF PA12 PA11 PVAC PVC-U PBT PA6 PA610 PVAL PS PMMA PPE PC PA66 PET E/TFE FEP PPS PPA PAN PEEK PTFE PES PEI
主要热分析技术介绍
热分析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。这里所说的温 度程序可包括一系列的程序段，在这些程序段中可对样品进行线性速率的加热、冷却或在某 一温度下进行恒温。在这些实验中，实验的气氛也常常扮演着很重要的作用，最常使用的气 体是惰性和氧化气体。
差示扫描量热，DSC
聚合物薄膜中吸附水的测定
近年来，人们对由高分子材料制成的薄膜产生了很大的兴趣。这类薄膜已广泛应用于分离技 术和医学上，例如用于海水淡化、生物功能器官和隐型眼镜等方面，因此研究聚合物薄膜中 吸附水的状态具有很重要的意义。 根据热分析中的 DSC 和 TGA 技术可以很容易地区分聚合物薄膜中三种状态的吸附水：结合 水、中间水和游离水。
1 PE 的熔化曲线和热历史…………………………………………………………………….. 10 2. 用 DSC 和 TMA 表征 E/VAC 的特性…………………………………………………………..11 3 不同厂商生产的 PP…………………………………………………………………………. 13 4 PP/PE 共聚物识别…………………………………………………………………………… 14 5 用 DSC 表征 ABS 的玻璃化转变……………………………………………………………..15 6 应用 DSC 和 TGA 技术研究 PVC……………………………………………………………..17 7 PVAC，玻璃化转变温度和增塑剂…………………………………………………………..18 8 PA6，玻璃纤维增强的影响………………………………………………………………… 20 9 PVC-U 的热稳定性……………………………………………………………………………21 10 PA66 的质量控制……………………………………………………………………………. 22 11 PA66 中的水分：TGA 和 DSC 测试结果的比较…………………………………………….23 12 PA6/PA66 共混物……………………………………………………………………………. 24 13 PET，热历史………………………………………………………………………………… 25 14 PET，热焓松弛……………………………………………………………………………… 27 15 PET，由动态加载 TMA 所测得的固化曲线…………………………………………………29 16 PMMA，玻璃化转变………………………………………………………………………… 30 17 PC，聚碳酸脂和聚碳酸脂/ABS 共混物……………………………………………………. 31 18 POM，聚甲醛……………………………………………………………………………….. 32 19 TPE-E，酯类热塑性弹性体………………………………………………………………… 33 20 PPA，聚邻苯二酰胺………………………………………………………………………… 34 21 应用 DSC 和 TMA 技术研究 PTFE 同质多晶现象……………………………………………35
热分析技术在聚合物中的应用
近半个世纪来，高分子聚合物的发展突飞猛进，许多金属制品和部件已由高分子聚合物所替 代。除了工业应用外，高聚物还应用于生物医学工程,制造各种生物功能器官。随着高分子材 料合成工业的发展及高分子聚合物应用领域的拓展，对聚合物材料的种类、性能提出了更 新、更高、更多的要求，特别是汽车、信息、家电、建筑、国防、各种高尖端领域对工程塑 料、塑料合金的需求量越来越大。 为了研制新型的高分子聚合物与控制高聚物的质量和性能，测定高聚物的熔融温度、玻璃化 转变温度、混合物和共聚物的组成、热历史以及结晶度等是比不可少的。在这些参数的测定 中，热分析（特别是其中的 DSC）是主要的分析工具。
典型的半结晶聚合物的 DSC 曲线： 1. 与样品热容成比例的初始偏移 2. 无热效应时 DSC 曲线的基线 3. 无定形部分的玻璃化转变 4. 冷结晶峰 5. 结晶部分的熔融峰 6. 在空气下开始氧化降解
热重分析，TGA
热重分析是在程序控制温度下，在设定气氛下测量样品的质量随温度度或时间变化的一种技 术。质量的变化可采用高灵敏度的天平来记录。 样品在加热过程中产生的气相组分可通过联用技术如 TGA-MS、TGA-FTIR 进行逸出气体分 析（EGA）。TGA851e 的同步 SDTA 技术能同步提供样品的吸热或放热效应的 DTA 信号。 热重分析能提供下列结果： 易挥发性成分（水分、溶剂）、聚合物、碳黑或碳纤维组分、灰分或填充组分的组分分析； 聚合物样品的高温分解的机理、过程和动力学。
除了以上内容，热分析（特别是 DSC）在聚合物中的应用还有许多方面，如取向度的估算、 玻璃化转变的研究、结晶速度的分析、固化反应的动力学研究等等，这里就不一一赘述了。
热分析技术（DSC、TGA、TMA）在聚合物应用的一览 表
熔化温度 熔化热 结晶度 熔化行为，部分熔化 结晶温度 结晶热 冷结晶 同质多晶（晶型修饰） 玻璃化转变 软化 挥发、去湿、蒸发 热分解（裂解、解聚） 热稳定性 氧化降解、氧化稳定性 成分分析 比热容 粘弹行为 膨胀和收缩行为 膨胀系数
增塑剂有效性的测定
在塑料中添加增塑剂的目的是改善塑料的熔融流动性能和加工性能。由于增塑剂的加入可降 低聚合物的玻璃化转变温度，因此可通过玻璃化转变温度的测定来衡量增塑剂的有效性。
固化程度的测定
对于热固性的聚合物，固化程度是一个很重要的性能指标。测定固化程度的方法有好几种， 其中以 DSC 法最为简便，由于固化反应为放热反应，因此可根据 DSC 曲线上的固化反应放 热峰的面积来估算聚合物的固化程度。
标准 40 µl 铝坩埚，密封盖 圆片形的重 2.33 mg 的薄膜 预处理：在 129ºC 下退火 60 分钟，然后以 5K/min 的速率冷却至 40ºC； 然后以 5K/min 的速率从 30ºC 加热至 180ºC（热处理后的曲线）。 以 5K/min 的速率从 160ºC 冷却至 40ºC，然后再以 5K/min 的速率从 30ºC 第二次加热至 180ºC 静态空气
热分析应用手册
聚合物的热分析
(DSC、TGA、TMA)
目录
主要热分析技术介绍……………………………………………………………………………….. 3 热分析技术在聚合物中的应用…………………………………………………………………….. 6 热分析技术（DSC、TGA、TMA）在聚合物应用的一览表…………………………………….. 8 常用聚合物的特征温度…………………………………………………………………………….. 9
结晶度的测定
聚合物的许多重要物理性能是与其结晶度密切相关的，所以百分结晶度成为聚合物的特征参 数之一。由于结晶度与熔融热焓成正比，因此可利用 DSC 测定聚合物的百分结晶度。