热分析是测量材料热力学参数或物理参数随温度变化的关系，并对这种关系进行分析的技术方法。

对材料进行热分析的意义在于：

①材料热分析能快速准确地测定物质的晶型转变、熔融、升华、吸附、脱水、分解等变化，在表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛的应用。

②由于热性能是材料的基本属性之一，对材料进行热分析可以鉴别材料的种类，判断材料的优劣，帮助材料与化学领域的产品研发，质检控制与工艺优化等。

既然热分析是对材料进行质量控制的重要技术手段，那么热分析到底是如何进行的呢？根据国际热分析协会(ICTA)的归纳和分类，目前的热分析方法共分为九类十七种，而常用的热分析方法（如下图所示）包括：差示扫描量热(DSC)、热重分析（TGA）、导热系数测试、热机械分析(TMA)、动态热机械分析(DMA)等5种方法。

根据不同的热分析方法采用不同的热分析仪器设备，对材料的热量、重量、尺寸、模量/柔量等参数对应温度的函数进行测量，从而获得材料的热性能。接下来，让我们简单了解一下这5种热分析方法：

（1）差示扫描量热（DSC）

差示扫描量热法（DSC）为使样品处于程序控制的温度下，观察样品和参比物之间的热流差随温度或时间的函数。材料的固化反应温度和热效应测定，如反应热，反应速率等；物质的热力学和动力学参数的测定，如比热容，转变热等；材料的结晶、熔融温度及其热效应测定；样品的纯度等。

（2）热重分析（TGA）

热重分析法（TGA）是在升温、恒温或降温过程中,观察样品的质量随温度或时间的函数。主要研究材料在惰性气体中、空气中、氧气中的热稳定性、热分解作用和氧化降解等化学变化；研究涉及质量变化的所有物理过程，如测定水分、挥发物和残渣、吸附、吸收和解吸、气化速度和气化热、升华速度和升华热、有填料的聚合物或共混物的组成等。

（3）导热系数测试

对于材料或组分的热传导性能描述，导热系数是最为重要的热物性参数。

①LFA激光闪射法

使用红外检测器连续测量上表面中心部位的相应温升过程，得到温度升高对时间的关系曲线，并计算出所需要的参数。

②稳态热流法

热流法（HFM）作为稳态平板法的一种，可用于直接测量低导热材料的导热系数。

（4）热机械分析(TMA)

热机械分析，指在使样品处于一定的程序温度下和非震动载荷作用下，测量物质的形变与温度时间等函数关系的一种技术，主要测量材料的膨胀系数和相转变温度等参数。

（5）动态热机械分析(DMA)

使样品处于程序控制的温度下，并施加单频或多频的振荡力，研究样品的机械行为，测定其储能模量、损耗模量和损耗因子随温度、时间与力的频率的函数关系。

热分析技术的实际应用案例

热分析技术在材料领域应用广泛，如高分子材料及制品（塑料、橡胶、纤维等）、PCB/电子材料、金属材料及制品、航空材料、汽车零部件、复合材料等领域。下面通过我们实验室技术工程师做的两个热分析测试案例来展示它的应用：

1.高分子材料的热裂解测试

玻纤增强PA66主要应用于需要高刚性和尺寸稳定性的机械部件护罩。

玻纤含量影响到制件的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能。

2.PCB板的爆板时间测量

将样品升温到某一温度后，保持该温度并开始计时，样品发生爆板现象的时刻与保温初始时刻的时间间隔为爆板时间。

其实，对于不同的材料和关注点的不同，我们所采用的热分析方法也存在差异，通常会根据实际样品情况和测试需求来选择不同的分析方法。例如，高分子材料：想要了解它的特征温度、耐热性等性能，要用DSC分析；想要了解它的极限耐热温度、组份含量、填料含量等，要用TGA分析。

那么，在不同的应用领域、针对不同的测试需求，如何选择适宜的热分析方法呢？不同的热分析方法所检测出的曲线图，应该如何观察和分析呢？

为此，美信检测在5月24日为广大的材料研发、生产、使用的企业，特举办一场“热分析在材料领域的应用与分析”技术交流会。

全面了解材料热分析技术知识，仅需一步——直接参加我们本次技术交流会，会议全程免费。

欢迎您带问题参与到我们的会议中来，可与讲师面对面交流讨论哦！

将帮助您从两方面全面了解热分析技术在材料领域的应用：

①5种热分析方法深度解析（包含仪器原理、适用范围、影响因素等）

②热分析方法在材料领域的应用介绍和典型案例剖析