热重分析学习教案

1、会计学1热重分析热重分析(fnx)第一页，共63页。第1页/共62页第二页，共63页。第2页/共62页第三页，共63页。第3页/共62页第四页，共63页。第4页/共62页第五页，共63页。第5页/共62页第六页，共63页。第6页/共62页第七页，共63页。第7页/共62页第八页，共63页。TGA基本原理： 在程序控温下，测量物质的质量随温度(wnd)（或时间）的变化关系。 TG的测量都要依靠热天平（热重分析仪），主要介绍热天平及热重测量的原理。加热器微量热天平铂金样品盘第8页/共62页第九页，共63页。热天平(tinpng)种类：第9页/共62页第十页，共63页。第10页/共62页第十一页，共

2、63页。60ml/min40ml/min第11页/共62页第十二页，共63页。 曲线(qxin)的纵坐标为质量mg 或剩余百分数%表示； 横坐标T为温度。用热力学温度（K）或摄氏温（）。梯度曲线第12页/共62页第十三页，共63页。第13页/共62页第十四页，共63页。精确反映样品的起始反应温度，达到最大反应速率的温度（峰值），反应终止温度。利用DTG的峰面积与样品对应的重量变化(binhu)成正比，可精确的进行定量分析。第14页/共62页第十五页，共63页。第15页/共62页第十六页，共63页。（1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应终止温度(相对来说，TG曲线对此就迟钝的多）

3、；（2）能精确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应于整个变化过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而同样(tngyng)的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以以峰的最大值为界把一个热失重反应分成两部分。故DTG能很好地区分出重叠反应，区分各反应阶段。第16页/共62页第十七页，共63页。TG 曲线上看，有点像一个单一(dny)步骤的过程DTG曲线则表明存在(cnzi)两个相邻失重阶段第17页/共62页第十八页，共63页。（3）DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量，因而较TG能更精确地进行定量分析。（4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率(dWdt)数据。（5）

4、DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重现性好，后者与质量变化无关且不易重现。如果DTG和DTA进行比较(bjio)，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起的峰，TG对此无能为力。 第18页/共62页第十九页，共63页。第19页/共62页第二十页，共63页。80-120左右，一般为游离水的失重(sh zhng)造成第20页/共62页第二十一页，共63页。这个失重的开时温度比前一个要早一些(yxi)。推测它的失重是由水或某种有机溶剂的残留引起的第21页/共62页第二十二页，共63页。30-60可能是因为有机溶剂引起的失重(sh zhng)，例如乙醇等。150和300是样品(yngp

5、n)的分部分解引起的第22页/共62页第二十三页，共63页。一般失重总在0%-100%之间，但也有例外的情况(qngkung)。这个样品有升华现象，并且结晶凝在支撑管和托盘之间，这时的称重就不再是样品称重，这个图就达到了-20%第23页/共62页第二十四页，共63页。有些溶剂（多为有机溶剂），在初始温度(wnd)时就不断失重，恒温很久也得不到恒定重量，这样就不能测准易挥发物的含量。第24页/共62页第二十五页，共63页。有些样品不适合用TGA做水分，因为在到达(dod)游离水失重温度时，样品也已开始分解，不能达到独立的失重平台第25页/共62页第二十六页，共63页。第26页/共62页第二十七页

6、，共63页。900C时浮力降为时浮力降为1/4结果：试样质量不变时，随温度升结果：试样质量不变时，随温度升高，试样增重高，试样增重表观增重表观增重4.1 仪器仪器(yq)因素的影响因素的影响第27页/共62页第二十八页，共63页。浮力效应的修正：TG 基线的测试与自动(zdng)扣除第28页/共62页第二十九页，共63页。第29页/共62页第三十页，共63页。第30页/共62页第三十一页，共63页。第31页/共62页第三十二页，共63页。4.2 实验实验(shyn)条件的影响条件的影响第32页/共62页第三十三页，共63页。第33页/共62页第三十四页，共63页。煤在不同(b tn)升温速率下

7、的TG图1-5/min; 2-10/min; 3-20 /min第34页/共62页第三十五页，共63页。第35页/共62页第三十六页，共63页。第36页/共62页第三十七页，共63页。4.3 试样试样(sh yn)的影响的影响第37页/共62页第三十八页，共63页。第38页/共62页第三十九页，共63页。第39页/共62页第四十页，共63页。T%细细粒粒粗粒粗粒 片片第40页/共62页第四十一页，共63页。第41页/共62页第四十二页，共63页。第42页/共62页第四十三页，共63页。A：起始分解温度B：外延(wiyn)起始温度C：外延(wiyn)终止温度D：终止温度E：分解5%的温度F：分解

8、10%的温度G：分解50%的温度（半寿温度）TG曲线关键温度表示法曲线关键温度表示法失重曲线上的温度值常用来比较失重曲线上的温度值常用来比较(bjio)材料的热稳定性。材料的热稳定性。TG曲线关键温度表示法0 100 200 300 400 500 600 0ABGCDEF1050100失重%五、五、 TG TG失重曲线的处理失重曲线的处理(chl)(chl)和计算和计算第43页/共62页第四十四页，共63页。TG曲线曲线(qxin)失重量表示法失重量表示法m/%10050A:99.5%B:50%C:50%D:24.5%A点至B点温度(wnd)失重率: 99.5-50/100=49.5%C点至

9、D点温度(wnd)失重率: 50-24.5/100=25.5% 第44页/共62页第四十五页，共63页。微商曲线微商曲线(DTG)表示表示(biosh)和意义和意义TGDTG质量变化Dw/dtT/C重量的变化率与温度（时间）的函数关系。DTG是峰形曲线，可精确反映出样品(yngpn)T起、 T，T终； DTG曲线峰面积与样品(yngpn)对应的重量变化成正比。可将热失重阶段分成不同部分，区分各反应阶段。第45页/共62页第四十六页，共63页。六、材料六、材料(cilio)热稳定性的评价方法热稳定性的评价方法第46页/共62页第四十七页，共63页。第47页/共62页第四十八页，共63页。主要热分

10、解温度为375650，最大失重温度为459，最大失重速率为0.117 /s。在557时还有一小的失重峰，应该(ynggi)归于煤中黄铁矿和碳酸盐等矿物质的分解。100200300400500600700800708090100 Temperature (oC)Weight loss(wt%, daf)-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.0010K/minN2 25ml/min25mgRate of weight loss (%/s)1、煤的TGDTG分析(fnx) 第48页/共62页第四十九页，共63页。2、CuSO45H2O脱水(tu shu)历程CuSO45H2

11、O的TG曲线(qxin)推导出CuSO45H2O 的脱水(tu shu)方程如下：CuSO45H2O= CuSO43H2O +2H2OCuSO43H2O= CuSO4H2O +2H2OCuSO4H2O= CuSO4 +H2O第49页/共62页第五十页，共63页。CaC2O4H2OCaC2O4 H2OCaC2O4CaCO3 COCaCO3CaO CO2第50页/共62页第五十一页，共63页。4、聚合物热稳定性的评价(pngji)几种(j zhn)高分子材料的TG曲线比较(bjio)起始失重温度第51页/共62页第五十二页，共63页。热稳定性TG曲线(qxin)比较示意图比较(bjio)失重速率c

12、ba第52页/共62页第五十三页，共63页。5、聚合物组成(z chn)的分析玻璃纤维(b lixinwi)成分的分析水水 2%2%树脂树脂 80%80%玻璃玻璃 18%18%第53页/共62页第五十四页，共63页。聚四氟乙烯中炭黑(tn hi)和SiO2的含量确定PTFE PTFE 31.5%31.5%炭黑炭黑(tn (tn hi) hi) 18.0%18.0%SiOSiO2 2 50.5%50.5%第54页/共62页第五十五页，共63页。共聚物的分析(fnx)苯乙烯-甲基苯乙烯共聚物的热稳定性a-聚苯乙烯b-苯乙烯-甲基苯乙烯无规共聚物c-苯乙烯-甲基苯乙烯嵌段共聚物d-聚-甲基苯乙烯第5

13、5页/共62页第五十六页，共63页。共混物的分析(fnx)各组分的失重(sh zhng)温度没有太大变化，各组分失重(sh zhng)量=各组分纯物质的失重(sh zhng)百分含量叠加的结果第56页/共62页第五十七页，共63页。6、 研究(ynji)聚合物固化静态(jngti)热重分析，适用于固化过程中失去低分子物的缩聚反应。利用酚醛树脂固化过程中生成水，测定脱水失重量最多的固化温度，其固化程度(chngd)最佳。第57页/共62页第五十八页，共63页。7、研究(ynji)聚合物中添加剂的作用增塑剂聚合物中常用的添加增塑剂，其用量和品种不同，对材料(cilio)作用效果不同第58页/共62页第五十九页，共63页。发泡剂发泡剂的性能和用量直接影响泡沫材料的性能和制造(zhzo)工艺条件。可获得适宜的成型温度条件(tiojin)，即发泡剂开始分解的温度。第59页/共62页第六十页，共63页。无机(wj)阻燃剂阻燃剂在聚合物中有特殊效果，阻燃剂的种类和用量选择适当(shdng)，可大大改善聚合物材料的阻燃性能。第60页/共62页第六十一页，共63页。 谢 谢！第61页/共62页第六十二页，共63页。NoImage内容(nirng)总结会