前言

聚酰亚胺是一种高性能聚合物，适用于极端热、电和机械应力的环境，具有尺寸热稳定性，低导热性和导电性，优异的耐磨损和承载性能，耐化学腐蚀和耐辐射等显著的性能。

与传统的金属材料、陶瓷和聚合物相比，聚酰亚胺的优势还在于使许多元器件可以制作得更轻便、更耐腐蚀。聚酰亚胺的应用非常广泛，主要用于航空航天，半导体和汽车技术等领域。

实验

使用 TIM-Tester 在 50 °C（TH = 70 °C，TC = 30 °C）和 1 MPa 的接触压力下测量尺寸为 25 mm × 25 mm 的聚酰亚胺样品的热阻抗。为确定导热系数和热接触电阻，测量了在 1.1 mm 到 3.08 mm 之间的三个不同厚度的样品。如下图所示，测得的导热系数为拟合直线斜率的倒数（0.384 W/(m·K)），接触热阻对应于与 y 轴的交点（截距）。

前言

现如今，为了优化材料的性能，各种各样的添加剂被发现并应用于材料技术和复合材料中。复合材料广泛应用于电子、建材等行业。然而材料的真实性能可能因生产条件和混合物而有很大的差异。因此，对材料的真实性能进行精确地测量显得尤为重要。

实验

本实验使用 THB-100（新型号THB Basic，Advance，Ultimate）对陶瓷填充聚合物的热导率、热扩散率和比热容进行测定。为此，将样品和传感器（三明治式结构）放置在加热炉中，从室温到 90 ℃ 进行测量。如下图所示，在测量温度范围内，试样的比热容随着温度的升高而增大，热扩散率随着温度的升高而减小，其热导率几乎恒定在 0.44 W/mK ，仅表现出轻微的增减。

前言

热收缩材料在较高的温度下变得柔软，从而适应基底物体的形状。因此，这种类型的材料可用于密封和保护线束、电缆和管道等。大多数电缆绝缘是由各种热塑性塑料制成的，通常含有一些硅烷。它们被用于各种应用领域，热塑性塑料的热导率研究在材料科学领域具有重要意义。

实验

本实验所测样品为热塑性塑料管材。使用 THB-100（新型号 THB Basic，Advance，Ultimate）分别测定样品在室温、50 ℃ 和 110 ℃ 下的热导率，将样品与THB传感器（三明治式结构）一起放置在加热炉中。

样品在较高的温度下会软化，而在室温下则会冷却变硬，这是这种热塑性材料的典型行为。从曲线上可以看出，在温度低于 50 ℃ 之前，热导率随着温度的升高先减小，在温度大于 50 ℃ 后，热导率迅速上升。样品热导率的增大可能是由于材料的软化使其与传感器的热接触显著改善而加强的。

前言

环氧树脂广泛应用于涂料、胶黏剂和复合材料等领域，它具有优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及良好的耐热性和耐化学性等。这些特性可以很容易地通过添加剂进行改变，因此环氧树脂还可以提供高绝热性或良好的导电性。环氧树脂的导热性在许多应用领域中备受关注。

实验

使用 THB-100（新型 THB Basic，Advance，Ultimate）测量固化后的环氧树脂样品在室温和 50 ℃ 下的热导率，将样品和传感器（三明治式结构）放置在加热炉中。如下图所示，样品热导率从室温下的 0.196 W/(m∙K) 增加到 50 ℃ 时的 0.204 W/(m∙K) ，这是硬质聚合物热导率的典型范围。

前言

聚乙烯（PE）是最常用的聚合物之一，它具有易于制造、化学稳定性好、重量轻、易于加工和成本低廉等特点，广泛应用于各个领域，如用于制造包装材料、薄膜等。

实验

使用 LFA L51 测量厚度为 1 mm 的 PE 样品的热扩散率。为了准确地测量样品，将样品放入底部和盖子封闭的液体样品容器中。为了改善样品与样品容器之间的热传递，在样品的上下表面中间均涂上一层极薄的氧化锆涂层，这样样品可以直接吸收能量而不会有很大的损失。然后在 300 ℃ 氦气气氛下进行测量。从图中可观察到 PE 样品在低于熔点（130 °C 至 145 °C）时，热扩散率随着温度的升高而减小。试样熔化后，热扩散率略有增加，在温度达到 200 ℃ 后，试样开始分解，热扩散率随着温度的继续升高而减小。

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前言

玻璃是一种非常独特的材料，它们通常以无定形固体的形式存在，这意味着它们是一种非晶体材料，它们具有一些独特的性质，即它们的透光性能和相当低的热膨胀系数（CTE）。

由于无定形的性质，它们的软化点可能很低，这似乎是合乎逻辑的，但它们能在相当高的温度下保持机械性能，这使得它们成为人类文明早期以来理想的建筑材料。当然，现在有许多不同种类的玻璃可供选择，每一种都为其应用目的提供了自己的特殊性能。因此，了解每种物质的确切性能是很重要的。

对标准物质 IRMM - 440 (树脂粘结玻璃纤维板)分别在 30 ℃ 及 15 ℃ 下各测量 15 次。其中 30 ℃ 下导热系数为：0.03274 ± 0.00015 W/(m∙K) ，15 ℃ 下导热系数为：0.03102 ± 0.00012 W/(m∙K) ，显示了 HFM 非常好的重复性。

前言

弹性体是一种特殊的聚合物，其玻璃化转变温度通常低于材料的使用温度。弹性体的主要特点是通常成型稳定，但具有弹性，可以在载荷下变形，但在载荷消除后仍能保持其原始形状，具有高弹性和良好的复原性。

实验

在本测量示例中，使用 L75 水平推杆膨胀仪对弹性体样品进行液氮冷却测量，以确定低于和超出玻璃化转变范围的热膨胀系数。将弹性体样品被放置在石英支架中，然后将仪器冷却至 -60 °C 后，开始实验。在 2 K/min 的线性升温速率下，将样品加热至 50 ℃ ，记录样品的膨胀过程。

从图中可以看出，在 -10 °C 和 0 °C 之间有一个转变范围，在这个转变范围内，样品的膨胀达到一个平台。该平台前后的热膨胀系数（CTE）有显著的不同范围，这清析地表明了弹性体在玻璃化转变点前后的不同行为。

前言

热分析是分析各种化合物的一种非常有用的工具，差示扫描量热法（DSC）可提供物质发生相变和化学反应的相关信息。特别是 Chip-DSC 是聚合物鉴定和评价的有力工具。ABS 塑料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的简称，是一种非常常见的高分子材料。ABS 塑料由于具有优异的硬度，光泽，韧性和电绝缘性、易于加工等性能而被广泛使用，如汽车、电子电器建材、3D 打印等领域。

实验

在热分析中，玻璃化转变温度（Tg）通常被定义为无定形聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度，玻璃化转变温度是高分子聚合物的特征温度之一，玻璃化转变温度的大小受单体用量的影响，因此，它是用于评价原料质量的一种很好的方法。在本实例中，使用 Chip-DSC 1 测量两种不同的 ABS 样品，升温速率为 25 K/min 。如下图所示，两条曲线都显示了第一个加热周期，ABS 的典型玻璃化转变可以在 100 ℃ 左右识别。

前言

聚合物或其他氧敏感材料的氧化和老化行为可以通过 DSC 测试 OIT（氧化诱导期或氧化诱导温度）来研究。该试验可以比较材料氧化和分解的趋势，因此对质量控制和材料的使用非常重要。

实验

在本实例中，使用 Chip-DSC 100 在氩气流速恒定为 10 L/h 的条件下，以 10 K/min 的升温速率加热一小块低密度聚乙烯（LDPE）样品。在温度达到 200 °C 时，施加等温段，然后以 10 L/h 的气体流速将氩气切换为氧气。

如下图所示，当加热进入等温段时，热流信号中出现响应 “台阶” ，在热流信号再次稳定后，将气氛切换成氧气。7 分钟后，热流信号发生了显著变化，这意味着样品开始发生氧化。从开始通入氧化气氛，至样品开始发生氧化的这段时间差称为材料在 200 ℃ 下的氧化诱导期 OIT 。这些信息可用于材料之间的比较和老化行为的预测，一些国家或国际标准，如 ASTM D3895，DIN EN 728，ISO 11357-6 等对材料氧化诱导期的测定均有详细的介绍。

前言

Chip-DSC 与 UV/LED 光源相结合，是表征快速光固化树脂的有力工具。由于 Chip-DSC 允许在测量过程中对样品进行光学访问，它可以配备光学探测器，如相机和光谱仪，也可以配备灯具，如 UV/LED 系统，用于固化和硬化实验，允许在 DSC 坩埚中模拟材料的固化过程。

实验

在本实验中，使用光固化丙烯酸酯和热固化环氧树脂的混合物作为试样，并将大约 10 mg 的试样放置在 Chip-DSC 10 敞开的坩埚中，并使用几个紫外光脉冲进行照射，直到没有检测到峰面积的变化。

通过计算第一个照射放热峰与最后一个照射放热峰之间的差值（当峰面积达到平稳状态，即表明此时不再发生光固化反应），从而确定紫外光固化部分的反应热焓，可以推导出转化率曲线。

DSC 是一种常用于表征材料的热分析技术。在本应用中，采用 Chip-DSC 10 对 PP 颗粒进行测定，通过熔融焓和熔融行为可以区分不同的产品批次。

PP 是聚丙烯的简称，是最常见的热塑性聚合物之一。它由丙烯单体通过加聚反应制成，属于聚烯烃类塑料，其性能与聚乙烯（PE）基本相似，但硬度略高，耐热性更强（PE 的熔点：100 ℃ ~ 130 ℃ ，PP 的熔点：150 ℃ ~ 170 ℃）。

PP 通常用于标签和包装材料和管道系统等。熔点是表征 PP 最简单的方法。不同制造商生产的 PP 熔点可能会存在约 10 ℃ 之间的差异。

聚乙烯（PE）是最常用的聚合物之一，它具有易于制造、化学稳定性好、重量轻、易于加工和成本低廉等特点，广泛应用于各个领域，如用于制造包装材料、薄膜等。DSC 是一种常用于表征材料的热分析技术。在本实例中，采用 Chip-DSC 10 对 PE 颗粒进行测定。

聚乙烯可以通过其结晶度来进行表征，也可以用它的密度来进行定义：PE-LD（低密度聚乙烯），PE-LLD（线性低密度聚乙烯）或 PE-HD（高密度聚乙烯）。DSC 测量与其机械性相关，密度和结晶度越高，峰值和焓值越大。PE-LD 的熔融起始温度大约在 110 ℃ ，PE-HD 熔融起始温度大约在 130 ℃ 。

背景介绍

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），属于结晶型饱和聚酯，为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽，是热塑性聚酯中最主要的品种，俗称涤纶树脂。聚合物分析是DSC的主要应用之一。在聚合物分析中，我们比较关注玻璃化转变温度、熔点和结晶温度的影响。

实验过程

本实验使用 Chip-DSC 10 对 PET 颗粒进行测试，称取约 10-20 mg 的样品，并对样品进行预处理，使样品表面平滑，并与坩锅底部良好接触。在本实验中，对 PET 颗粒进行加热，再进行淬火冷却使其成为非晶态，然后使用 Chip-DSC 10 按照 50 K/min 的线性加热速率进行分析。

结果分析

结果显示，PET 颗粒在 80 ℃ 呈现明显的玻璃化转变，随后在 148 ℃ 呈现冷结晶的非晶态，并在 230 ℃ 出现熔融峰。

另外 Chip-DSC 10 可以实现非常快的加热速率。在 PET 样品的初始快速淬火冷却后，分别以 50、100、300、600 和 800 K/min 的加热速率对 PET 样品进行测量。只有使用相对缓慢的加热速率时，才能观察到冷结晶峰。在很高的加热速率下，结晶太慢，相应的峰消失。由于样品仍处于非晶态，并且只有结晶部分可以熔化，因此不再观察到熔融峰。

根据冷却速度的不同，聚合物 PET 的结晶度等级会发生显著变化。在随后的加热过程中，只有在快速冷却过程中，在结晶未完成时，才能观察到冷结晶。如果之前的冷却很慢，则无法观察到玻璃化转变或结晶。林赛斯 Chip-DSC 可实现快速弹道式冷却速率，而无需任何额外冷却器，即可进行高冷却速率的实验。

前言

聚酰亚胺是一种高性能聚合物，适用于极端热、电和机械应力的环境，具有尺寸热稳定性，低导热性和导电性，优异的耐磨损和承载性能，耐化学腐蚀和耐辐射等显著的性能。

与传统的金属材料、陶瓷和聚合物相比，聚酰亚胺的优势还在于使许多元器件可以制作得更轻便、更耐腐蚀。聚酰亚胺的应用非常广泛，主要用于航空航天，半导体和汽车技术等领域。

实验

使用 TIM-Teste 在 1 MPa 的接触压力下测量尺寸为 25 mm × 25 mm 的聚酰亚胺样品在 40 °C- 150 ℃ 范围内的热导率。如下图所示，热导率随着温度的升高而增加，与文献值（黑色曲线）仅有略微的偏差。