探討熱分析技術在高分子材料中的應用研究

宋曉聰

天津恒宇醫療科技有限公司 天津 300300

按照是否有人工參與，高分子材料可以分為天然高分子材料和人工合成兩種類型，但它們都是一種以高分子化合物為基礎同時相對分子質量較大的材料，天然高分子材料多為自然生命體。人工合成的高分子材料如橡膠、塑料等生產成本較低且具有較為穩定的結構，逐漸適應了現代社會的發展，甚至可以說是人們日常生活不可或缺的部分。在所有高分子材料進入市場之前，其耐熱性、抗壓性等都需要經過檢測，熱分析技術就是用于評價物質性能的新型技術，高分子材料只有審核合格后才能大規模生產應用[1]。

1 熱分析技術及其相關原理

熱分析技術這個概念誕生于上世紀七十年代，之后相關技術逐漸擴散到各地。熱分析技術主要利用了外界溫度與物質本身性質之間的關系，是一種新型技術。其借助相關程序通過改變物質表面或內在溫度，促使物質發生相應的物理變化以及化學變化，從而達到有效利用的目標。熱分析技術操作靈活，檢測結果的準確度高，既可以對物質的多種特性直接進行分析檢測，同時能將對象的不同測量指標細化，具備一定的技術優勢。

用于衡量物質特性的熱分析技術，通常情況下是將測試材料置于檢測設備的容器中，最終確定材料與溫度改變的關系。測量的指標包括材料的電光學特性、結構穩定性以及聲音方面的特點等。作為一種高效率的分析手段，近現代工業化生產中應用最為頻繁的熱分析技術主要有三種，即差熱分析技術、熱機械分析技術以及熱重分析技術，都可以用于確定物質的性質，從而為材料后續的使用創造可能性。除此之外還有如差示掃描量熱法等。熱分析技術在高分子材料的研究中也有了大范圍應用，像塑料制品就是高分子化合物的成品，是由熱分析技術分析目前物質構成和基本特性，借助相關儀器設備進一步改變原本材料的組成、熔化溫度等，經過重新改造而形成的新材料，能從各個層面滿足人們的生活需求。目前的熱分析技術或多或少存在不足，但在以后的生產生活中必定會逐漸完善，為人們的物質生活和精神追求提供更有利條件[2]。

2 熱分析技術在高分子材料中的實際應用

熱分析技術的應用范圍廣泛，像食品分析、合金冶煉、藥品成分分析等。以藥品分析為例，藥品純度高低會影響病人的服用效果。如果是含有雜質的藥物，會導致藥品的熔點發生改變，如果取適量樣品利用熱分析技術進行檢測，會明顯看到分析結果中的熔化曲線出現偏差，這也為醫療工作者提供了便利。另外，熱分析技術可用于改善環境。如對冰的凝固點和融化條件進行分析，發現摻有雜質的冰變成水相對容易，因而冬天路面上常會撒鹽以減少交通事故發生。下面將從差熱分析技術、熱機械分析技術和熱重分析技術三個方面展開介紹。

2.1 差熱分析技術的實際應用

差熱分析技術用于物質性能的具體檢測中，是在相關設備就位的前提下，對檢測材料與對照組同時采取持續升溫或者持續降低溫度的手段，讓其經過高低溫差異，檢測它的耐高溫和抗凍性能，或者用于確定有效時間內材料發生的具體變化等。例如對塑料進行降解，分析對應高分子材料隨溫度的變化特征，從而考慮是否可將其應用于其他方面。在實際應用過程中，差熱分析技術逐漸暴露了不足之處，比如材料經過處理發生形狀改變等物理變化或化學變化時，通常自身會出現釋放熱量或者吸收周圍熱量的現象，但差熱分析技術不能確定較短時間內材料放熱與吸熱的具體速度，只能給出大致的范圍區間，因而無法完成材料的定量分析，急需相關技術人員加強研究以利于后續的生產活動。

2.2 熱機械分析技術的實際應用

熱機械分析技術是除差熱分析技術之外的另一種熱分析方式，它是指在一定的溫度環境下，讓機械外力作用于物質材料，觀察它的形狀改變，準確分析其可塑性能，世界各國均將其用于檢測塑料制品的性質。熱機械分析技術通過對材料的分析過程，在已知材料結構的前提下對其進行改造與加工，擴大材料的實際作用，優化材料的延展性等，同時拓展它的適用范圍，對高分子材料的研究十分有利。比如陶瓷制品，通常都要經過高溫處理，讓胚增大體積逐漸成型，之后進行相應處理進入千家萬戶。利用熱機械分析技術，可以確定陶瓷制品原材料的特性，在不同溫度下檢測材料膨脹的程度，進而總結出溫度與膨脹程度二者之間的規律，以避免實際生產中由于制陶技術不純熟而造成的資源浪費[3]。

2.3 熱重分析技術的實際應用

除了以上介紹的兩種熱分析技術，熱重分析技術也是實際應用中的必要技術。熱重分析在進行之前，要先利用相關程序設置好測試溫度，讓溫度處在人工可控的范圍之內，其后從材料的質量、測試持續的時間以及可控的溫度三個維度出發，來確定材料的特點。在材料正式測試時，熱重分析技術首先會對高分子材料的組成成分進行研究，結合計算機技術導出的材料熱重曲線，可以檢測具體成分以及各種成分間的比例，精確性較高。若經過相應的溫度環境，材料出現熔化等，使得高分子材料的某些組分揮發，比如塑料。所有揮發性物質經由熱重分析技術也能夠準確檢測。另外，眾所周知高分子化合物在一定溫度下可以逐漸分解為小分子物質，類似的測試也可以通過熱重法進行，按照計算機技術顯示的各類圖表，工作人員可進行對比分析，包括材料測試中的起始溫度和中止溫度等，從而定量分析材料的熱穩定性，也便于總結相關規律[4]。

3 結語

人們的生產生活離不開高分子材料，為了使熱分析技術能完美應用于材料性能檢測之中，技術人員務必要加強技術的研究，完善各類檢測技術的缺陷，促使熱分析技術在以后的發展中可以得到更為廣泛的應用。