2.2.4　環氧樹脂熱穩定性測試方法

用于環氧樹脂材料熱穩定性測試最常用的分析技術是差示掃描量熱法（DSC）和熱失重分析法（TGA）。DSC可測定材料的放（吸）熱峰、熱分解溫度、熔點、晶型轉變溫度等。TGA可測定阻燃劑揮發分含量、熱降解及熱氧化穩定性、不同溫度下的失重曲線或同一溫度下不同時間的失重曲線等。

（1）差示掃描量熱法

DSC是測定溫度變化時，試樣吸收或放出的能量，這是通過加熱一個試樣和一個惰性參比物，測量在程序升溫下加熱這兩個物質所需的能量差來實現的。測定之前，需輸入恒定的能量；到轉變點時，試樣需要的能量可能比參比物需要的能量多或少，這取決于這種變化是吸熱還是放熱。當試樣達到熔點時，比參照物需要更多的能量，為吸熱。相反，當試樣固化時，比參照物放出更多的能量，為放熱。此外，可通過DSC采用外推法確定恒溫固化的特征溫度；利用Crane方程計算固化反應的反應級數；運用Kissinger微分法和Flynn-Wall-Ozawa積分法確定固化動力學參數。

Kissinger方程、Crane方程和Flynn-Wall-Ozawa方程分別如下：

　　 （2.1）

　　 （2.2）

　　 （2.3）

按Kissinger方程對作直線，從直線斜率求活化能E_k，由直線截距可求指前因子A。將E_k代入Crane公式，并對ln（β）-1/T_p作圖，通過線性擬合可得到該直線斜率-E_k/（nR），并可求得固化反應的反應級數n。在不同的升溫速率β下，選擇相同的固化率α，則G（α）為定值，按式（2.3），對lgβ-1000/T作直線，從直線斜率計算活化能E。

DSC測試樣品的制備方法如下：

環氧樹脂和間苯二胺按10∶1的質量比稱量，分別溶解于丙酮中，將阻燃劑按配方比例溶于二甲基亞砜中，相互混合，待完全澄清后置于真空干燥箱中，室溫（20℃）真空干燥至恒重，保存于冰箱中備用。

（2）熱失重分析

TGA分析是測定試樣在逐漸加熱時質量變化的方法。以恒定速率升溫連續監測試樣質量的變化，可定量測定在不同溫度下，材料的揮發或分解，氣體氛圍可以是空氣、氧氣、氮氣等。

TGA對分析含不同組分的環氧樹脂十分有用。另外，根據共混物中各組分的相對穩定性，還能用TGA來鑒別共混物的成分。應用TGA可研究各材料的分解曲線以及不同組分材料的等溫TGA曲線來說明不同材料在某一特定溫度下的熱穩定性。