聚苯乙烯（PS）是一種無定形透明的熱塑性高分子材料，由于其化學惰性好、易于加工且成本低廉，被廣泛應用于食品包裝、日用消費品以及建筑保溫材料等領域。其中，可發性聚苯乙烯（EPS）和擠塑聚苯乙烯（XPS）泡沫材料因導熱系數低，已成為建筑外墻保溫系統中的隔熱材料。

然而，聚苯乙烯屬于易燃高分子材料，其在受熱或燃燒過程中會釋放苯乙烯單體、二聚體、三聚體等有害分解產物，長期接觸可能引發疾病和健康問題。因此，深入研究聚苯乙烯的熱分解行為、熱穩定性及分解機理，對于材料的防火安全評估、阻燃改性以及廢棄物熱處理工藝優化具有重要意義。

同步熱分析（STA）將熱重分析（TGA）與差示掃描量熱（DSC）或差熱分析（DTA）結合為一體，能夠在同一次測量中利用同一樣品同步獲取質量變化與熱流變化信息。這一技術已成為評價高分子材料熱穩定性、研究熱分解過程與反應動力學的重要手段。本案例以聚苯乙烯為研究對象，利用同步熱分析儀對其熱分解行為進行系統表征，為聚苯乙烯材料的熱穩定性評估及應用提供參考。

圖1 中科熱儀STA-790型同步熱分析儀（室溫~1300/1600℃）

中科熱儀的STA-790同步熱分析儀采用全對稱式等臂熱天平技術，具有靈敏度高、分辨率高、漂移小等優勢，結合高性能加熱爐，可覆蓋所有典型STA應用場景，如物質相變溫度、相變熱測定，材料的比熱容測定，物質的熱穩定性評價，有機、無機及復合材料的成分分析等。

儀器的核心優勢：

• 下天平結合即插即用的傳感器設計，實驗簡單且順暢；

• 多種傳感器、坩堝的選擇，靈活的反應氣氛控制系統，適配各種應用場景；

• 高性能水冷爐體，保障測試的環境穩定性；

• 完備的安全措施保證高溫測試過程中對操作者的保護以及分析儀的長期耐用性。

1.實驗條件

測試儀器：中科熱儀STA-790型同步熱分析儀

實驗樣品：聚苯乙烯

坩堝種類：氧化鋁坩堝

溫控設置：30℃~800℃，10℃/min

氣氛類型：氮氣

2.實驗結果

圖2 聚苯乙烯的TG-DSC曲線

聚苯乙烯在程序升溫過程中的TG-DSC曲線呈現出明顯的階段性變化特征，如圖2所示。在惰性氣氛（N₂）下，PS的熱分解主要表現為單一階段的劇烈失重過程。TG曲線顯示，PS在約250℃之前保持良好的熱穩定性，質量基本無變化。當溫度升至約300℃時，PS開始發生明顯的熱裂解，生成苯乙烯單體及其低聚物等揮發性產物，質量迅速下降。

DTG曲線上可以觀察到最大失重速率對應的峰值溫度約為404℃。DSC曲線同步記錄的熱流信號可進一步揭示分解過程中的熱效應。在PS的玻璃化轉變溫度（約92℃附近）可觀察到基線向吸熱方向偏移；同時，DSC曲線上呈現明顯的吸熱峰，對應聚合物鏈斷裂所需的能量吸收。