热重分析仪测PVC线缆的热失重

    随着线缆材料应用领域的不断扩大，对其热性能的要求也日益提高。从普通的聚氯乙烯(PVC)到高性能的交联聚乙烯、三元乙丙橡胶等，各种新型线缆材料的开发与质量监控都离不开热重分析技术的支持。热重分析技术凭借其高灵敏度和定量能力，已经成为分析电缆绝缘层，护套等高分子材料热行为的重要工具。线缆材料的稳定性直接关系到电力传输的安全可靠性，在高温环境下，材料的热分解可能导致绝缘性能下降甚至引发火灾事故，因此准确评估线缆材料的热失重特性具有重要的意义。

    一、实验的操作流程

    PVC作为传统线缆护套材料，具有代表性本次实验主要通过测试PVC去观察通过热重分析技术去检测线缆的热分解行为。

    1、实验设备：DZ-TGA201热重分析仪

    2、样品制备：采用冷冻磨研或者准确切割切取样品约10-20mg的小片样品。样品量过小易导致信号微弱，过大则可能引发热传递不均热解不充分。对于多层保护电缆，需逐层剥离测试以区分各层材料特性，避免交叉干扰。

    3、实验设置：根据材料类型设置升温范围，常规绝缘材料采用室温至700℃，耐高温材料的可延申至1000℃；升温速率通常选择5-20℃/min，速率过快易导致热滞后效应，过慢则降低测试效率。本次我们PVC材料在10的速率下较为合适。

    4、气氛选择：氮气气氛流速为50ml/min用于模拟惰性环境下的热裂解行为，空气或者氧气则用于评估热氧化讲解特性。PVC测试实验通常采用氮气保护的情况下进行实验测。

    5、实验图谱分析：

    图1

    PVC作为传统线缆护套材料，其热失重呈现典型的两阶段特征(图1)

    di一阶段（室温—430°左右）：此实验样品失重率约为21%，对应lu化氢(HCI)反应，分解温度在300度左右。通过DTG曲线在320度左右出现di一峰值，如果与红外光谱仪联用，释放的HCI气体可通过红外设备检测到特征吸收峰。此阶段也是形成的共轭多稀紧链段是材料发黄发脆的原因。

    第二阶段（430—700°左右）；失重率约为77%，为共轭双键链段的进一步裂解，生成大量CO2，甲烷等小分子产物，在520°左右达到zui大的失重速率。采用红外联用技术(TG-IR）可以分析分解产物的红外光谱，实现对材成分的更准确识别。Zui终残余1%左右的残余量。

    二、TG-IR联用技术—分解产物的原位识别

    针对含复杂组分或填料的线缆材料，TG-IR联用可突破单一质量监测的局限。例如多层橡胶电缆护套因含大量炭黑无法直接红外表征，通过TG-IR联用发现其三阶段失重对应不同产物：15分钟（200℃）释放CH₂基团（添加剂挥发），24分钟（500℃）生成甲烷与乙烯（主链裂解），29分钟（600℃）检测到CO₂（氧化终产物），成功识别出基材为氯丁橡胶。

    三、实验结论

    热重分析仪凭借其准确的质量监测能力，已成为线缆材料热稳定性评估的核心工具。通过解析TG/DTG曲线的特征参数，可实现对PVC、EVA、ETFE等典型线缆材料的分解阶段划分、耐热性能评级与降解机理揭示。TG-IR、TG-MS联用技术进一步拓展了测试深度，能够原位识别分解产物与微量组分，为配方优化与失效溯源提供分子级证据。