TGA技术测定复合材料中的纤维含量

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。