一、非金属材料的热学性能

1.热性能定义

高分子材料的热性能是指高分子材料与热或温度相关的性能总合。它包括诸多方面，例如各种力学性能的温度效应、玻璃化转变、黏流转变、熔融转变以及热稳定性、热膨胀和热传导等。是高分子材料的重要性质之一。

2. 测试目的及意义

通过测定物质加热或者冷却过程中物理性质的变化来研究物质性质及变化，或者对物质进行鉴别分形。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，对于材料的研究开发和生产中的质量控制都具有很重要的实际意义。

3. 常用热分析技术

热分析方法的种类是多种多样的，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，在这些热分析技术中，热重法（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、热机械分析（TMA）、稳态热流法和激光闪射法应用得最为广泛。

3.1 热重法（TGA）

测试目的：利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器，可以计算失去了多少物质。

适用范围：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。

测试温度范围：室温~1000℃

仪器型号：德国耐驰NETZSCH TG 209

3.2 差式扫描量热法（DSC）

测试参数：材料的比热容、玻璃化转变温度Tg、熔点、熔融热焓、结晶温度以及结晶热焓等。

温度范围：-150~600℃

适用范围：测试温度范围内不会发生分解反应的大部分液体与固体材料。

仪器型号：德国耐驰NETZSCH DSC 214 polyma

典型DSC测试曲线

3.3 热机械分析法（TMA）

测试参数：材料的热膨胀与收缩与玻璃化温度等

温度范围：-150~1000℃

测试对象：广泛应用于塑胶聚合物、陶瓷、金属、建筑材料、耐火材料以及复合材料等领域的测试。

仪器型号：德国NETZSCH TMA402

3.4 稳态热流法

测试参数：导热系数与热阻抗。

测试范围：导热系数测量范围从0.1~20W/（m*K）。

测试对象：导热系数偏低的测试膏状、胶装以及固体材料等材料。

3.5 激光闪射法

测试参数：材料热扩散系数与导热系数。

测试范围：室温~500℃，可测热扩散系数范围为0.01~1000mm2/s，导热系数范围为0.1~2000W/（m*K）。

测试对象：表面均匀平整的导热系数较高的固体材料。

仪器型号：德国耐驰NETZSCH LFA467。

 测试曲线拟合

二、非金属材料的燃烧性能

（一）阻燃性测试

材料的阻燃性是指在规定的试验条件下，材料或制品进行有焰燃烧的能力。它包括了是否容易点燃，以及能否维持燃烧的能力等有关的一些特性。经过多年的发展，阻燃性测试已经形成多种标准，成为相关业界非常重点的检测项目。

（二）测试目的

通过对客户提供的样品进行燃烧测试，根据燃烧的结果进行相应的等级评级，协助客户对产品进行品质管控。阻燃等级是非常重要的安全性能之一，是许多认证必不可少的，也是很多国家强制要求的必检项目。

（三）测试应用范围

塑料、泡沫塑料、薄膜、纺织物、涂料、橡胶、汽车内饰件、电工电子等产品。

（四）测试方法

非金属材料的燃烧性能测试方法主要有燃烧实验（水平燃烧和垂直燃烧）、极限氧指数法、烟密度法、炽热棒法等，其中以水平燃烧和垂直燃烧应用较多。

水平燃烧

在规定的试验条件下，测试材料进行有焰燃烧的能力，包括是否容易点燃，以及能否维持燃烧的能力。式样水平夹持，对自由端施加规定的气体火焰，通过测量线性燃烧速度评价式样的燃烧性能。

表1  水平燃烧评价标准

垂直燃烧

式样垂直夹持，用规定点火器产生的火焰，对垂直方向的试样底边中心点火，在规定时间后测量试样的续燃时间、阴燃时间、损毁长度。

表2  垂直燃烧评价标准

相关名词：

余焰：引燃源移去后，在规定条件下材料的持续火焰。

余焰时间（t1和t2）：余焰持续的时间。

余辉：在火焰终止后，或者没有产生火焰时，移去引燃源后，在规定的试验条件下，材料的持续辉光。

余辉时间（t3）：余辉持续的时间