TGA技术测定复合材料中的纤维含量

我们常常在塑料中填充各种类型的材料以提高塑料的机械力学性能和热性能。有机填充物和增强材料（如木屑）可以提高塑料的刚性。纤维的填充有助于提高材料的硬度和结构强度。除了天然的有机纤维（如黄麻和剑麻）；还有人工合成的无机纤维（如玻璃纤维和碳纤维）；并且有如芳香族聚酰胺类的有机纤维作为增强材料。芳香族聚酰胺类纤维由于其较高的拉伸强度和相对较高的热分解温度（大约550℃），在增强塑料中尤其显得不同寻常。

玻璃纤维增强的热塑料被广泛地应用于工程材料中：它们由于具有良好的机械力学性能，从而能很容易地进行注塑和挤出等工艺处理。这些材料被广泛地应用于汽车制造工业、精密机械和电子工程等各个领域。芳香族聚酰胺类纤维增强的材料被应用的实例有耐高压的弹性软管和绳带，以及FANG弹衣等。这些产品的质量保证与所用材料中增强纤维的含量有很直接的关系。产品质量控制一个很重要的项目就是检测材料中增强纤维的含量。而这种质量控制通过TGA技术能很容易地做到。

举例如下:

所谓热失重分析（TGA），就是在设定气氛下，在程序温度下（一般是线性温度程序）测量样品的重量变化与温度或时间的关系。本文中的实例就是测定在氮气气氛下塑料的热裂解。

示例1：玻璃纤维增强的PA6

实验条件：

仪器：TGA-1150Q

样品重量：11mg

升温速率：10K/min

温程：25～800C

气氛：氮气，50ml/min

测试结果：无填充的PA6在200C失重大约2.5%，这一般是由于聚酰胺材料的

去湿效应所致,在400～500℃样品分解WAN全，也就是材料100%的降解；而经过填充的PA6的热分解历程与未填充的PA6基本相同，只是在残余物的含量上有所不同：填充增强的PA6经过热分解所产生的24.5%的残余物可以认为是PA6样品中玻璃纤维的含量。这是因为填充物玻璃纤维具有很好的热稳定性（在25～800℃范围内），它不会分解，只会作为塑料分解的残渣存在。因此我们只要测定残

余物的含量就可以确定增强纤维的含量。

结论 :

综合上面的分析：应用TGA技术可以准确、快速的测定复合材料中增强纤维的含量。

应用仪器：

TGA-1150Q高精度热重分析仪

配置：进口天平，高精度设备

设备简介：

热重分析法（TG、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变化，目的是研究材料的热稳定性和组份。广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。广泛应用于高分子材料的热稳定性、分解过程、吸附与解吸、氧化与还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响。

技术特点：

l 工业级别的宽屏触摸结构，显示信息丰富，包括设定温度、样品温度，氧气流量，氮气流量，差热信号，各种开关状态,流量归零。

l 千兆网线通讯接口，通用性强，通信可靠不中断，支持自恢复连接功能。

l 采用国际品牌天平，灵敏度十万分之一克。

l 炉体结构紧凑，升降温速率0.1-100℃任意可调。

l 流量计自动切换两路气体流量，切换速度快，稳定时间短。

l 标配标准样品与图谱，方便客户校正恒温系数。

l 软件自适应各分辨率电脑屏幕，软件自动根据电脑屏幕大小调节各曲线显示方式。支持笔记本，台式机；支持Win2000,XP,VISTA,WIN7，WIN8,WIN10等操作系统。

l 支持用户自编程程序，实现测量步骤全自动化。软件提供数十种指令，用户可根据自己测量步骤，灵活组合指令并保存。复杂的操作就简化成一键操作。

l 一体式固定炉体结构，无须上下升降，方便安全。

l 可拆卸式样品支架，更换后满足不同需求，方便样品污染后的清洗与维修。

l 下皿式天平称重系统，电磁力平衡原理。

符合但不局限于以下国标：

l GB∕T 14837.3-2018 橡胶和橡胶制品 热重分析法测定硫化胶和未硫化胶的成分 第3部分：抽提后的烃橡胶、卤化橡胶、聚硅氧烷类橡胶；

l GB/T 14837.2-2014 橡胶和橡胶制品 热重分析法测定硫化胶和未硫化胶的成分 第2部分：丙烯腈-丁二烯橡胶和卤化丁基橡胶；

l GB/T 14837.1-2014 橡胶和橡胶制品 热重分析法测定硫化胶和未硫化胶的成分 第1部分：丁二烯橡胶、乙烯-丙烯二元和三元共聚物、异丁烯-异戊二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶；

l JB/T 6856-1993 热重-差热分析仪；

l GB/T 36246-2018《2018中小学合成材料面层运动场地》；

l YB/T 4328 钢渣中游离氧化钙测试方法；

l GB/T 2951.41-2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第41部分：聚乙烯和聚丙烯混合料专用试验方法—耐环境应力开裂试验。

技术参数：

1. 温度范围: 室温-1150℃    

2. 温度分辨率: 0.01℃  

3. 温度波动：± 0.01℃           

4. 升温速率: 0.1～100℃/min  

5. 恒温温度：室温-1150℃

6. 控温方式：升温、恒温、降温

7. 天平测量范围: 0.01mg-1g（标准机） 1g-30g （订制机型）

8. 热重解析度: 0.01mg

9. 天平型号：国际品牌天平，十万分之一克，微量样品也可以识别重量反应

10. 恒温时间: 0～300min 任意设定（当温度＞1000℃时，建议恒温时间小于30min）

11. 气体控制：氮气、氧气两路气体控制（仪器自动切换）。

12. 电源: AC220V 50Hz或60H 或定制

13. 数据接口: 标准USB接口，专用软件（软件不定期免费升级）

14. 坩埚尺寸（高*直径）： 直径7.3mm*6.3mm。

15. 进口芯片，进口传感器

16. 可替换式支架，方便拆卸、清洁。

17. 功率：1000W