實驗的簡單過程:試樣和參比材料在惰性氣體(氮氣)環境下以恒定速率加熱,達到規定溫度後,切換成相同流速的氧氣;然後將試樣保持在恒定溫度下,直至在DSC曲線上顯示出氧化反應。OIT就是開始通氧氣到開始氧化反應之間的時間間隔。
兩種抗氧劑的氧化誘導期可見,1號試樣很快消耗完抗氧劑,開始分解,而2號試樣仍具有抗氧化能力,據此可判斷2號試樣的抗氧化性好於1號試樣。不同樹脂的抗氧化能力以及不同抗氧劑或不同抗氧劑添加量的樹脂的抗氧化能力均可用OIT來評價。
2 熱重(TG)分析
TG分析是在程序控製溫度情況下,測量聚合物試樣的質量隨溫度或時間的變化曲線。根據熱失重曲線,可以判斷被測聚合物試樣作為高分子材料使用時的最高使用溫度;通過測量失重程度來表征添加劑的含量;根據共混物中各組分的相對穩定性的差別,來鑒別共混物的成分。一般引起測試試樣發生變化的反應是組分的揮發、分解或氧化反應。
2.1 測定樹脂的熱穩定性
用TG分析測試了3種聚烯烴樹脂的熱穩定性,結果看出,3號試樣的耐熱穩定性最強,分解溫度最高。如果為同一試樣,采用不同或不等量的抗氧劑,還可用於評價抗氧劑的效果。
對於聚合物的長期熱穩定性測試不能簡單用TG表征,它是各種環境下的綜合關係,需要采用熱老化箱等其他儀器。
2.2 在降解母料生產中的應用
在降解母料生產中,在基礎PP中加入降解劑(過氧化物)後,PP分子鏈發生斷鏈反應,相對分子質量變小,表現在熔體流動指數(MI)增大,即降解劑含量與MI呈一定的關係。而由TG分析得到的失重量可初步判斷降解劑的加入量。因此,該方法為降解母料生產提供了監測手段。如在生產中需要MI(10 min)為50 g的產品,則所測失重量達到3%即可。
3 動態熱機械分析(DMA)
DMA是在程序控製溫度下,測量物質的力學性能隨溫度(或時間)變化的一組技術。由於各種物質隨溫度的改變其力學性能均會發生變化,所以DMA對研究和測量材料的應用溫度範圍、加工條件、材料的短期和長期力學行為都具有十分重要的意義。
維卡軟化點與無規PP中乙烯含量的關係可見,隨無規PP中乙烯含量的增加,分子鏈的規整度降低,導致結晶度下降,耐熱性下降。此外,DMA還可用於測試試樣的拉伸及彎曲模量、熱膨脹係數、蠕變性、黏彈性、懸壁梁衝擊強度等。這些項目還需在以後的聚烯烴樹脂開發中不斷地進行開發應用。
4 結論
熱分析在聚烯烴樹脂研究尤其是聚烯烴樹脂開發中具有極大的應用價值,不但可用於產品的研究開發,而且可用於生產監測、產品質量鑒定等。熱分析與其他色譜儀聯用,尤其是TG與紅外或質譜聯用,可以判定產品的組成。由於在熱分析測試中,試樣用量少,測量快速、準確,因此在聚烯烴開發中必將發揮越來越大的作用。
參考文獻
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[2] 劉振海.熱分析導論[M]. 北京:化學工業出版社,1991:48-65.
作者簡介
戴鵬(1981.5-29),男,吉林省吉林市人,助理工程師,辦公室主任。2004年大學畢業,獲文學士學位,從事過設備管理等工作。
宿豔(1982.6.8),女,吉林省吉林市人,政工師,2007年畢業於吉林建築工程學院,工商管理專業,獲管理學士學位,現從事鋁粉生產及分級裝置設備管理等工作。
常政剛(1980.1-),男,遼寧東港市人,工程師,設備主任。2003年畢業於遼寧工業大學過程裝備與控製工程專業,獲工程學士學位,現從事鋁粉生產及分級裝置設備管理等工作。