【材料课件三章 热分析

1、第三章第三章 热分析热分析 thermal analysis第一节第一节 热分析技术的概述热分析技术的概述 一、热分析的定义一、热分析的定义 19771977年在日本京都召开的国际热分析协会年在日本京都召开的国际热分析协会( (icta, icta, international conference on thermal analysis)international conference on thermal analysis)第七次会第七次会议所下的定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物议所下的定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。这里所说的理性质

2、与温度之间关系的一类技术。这里所说的“程序控制程序控制温度温度”一般指线性升温或线性降温，也包括恒温、循环或非一般指线性升温或线性降温，也包括恒温、循环或非线性升温、降温。这里的线性升温、降温。这里的“物质物质”指试样本身和指试样本身和( (或或) )试样的试样的反应产物，包括中间产物反应产物，包括中间产物 。 上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、声、光、热、电等。根据物理性质的不同，建立了相对应的声、光、热、电等。根据物理性质的不同，建立了相对应的热分析技术，例如：热分析技术，例如：热重分析（热重分析（thermogravime

3、trythermogravimetry，tgtg）；）；差热分析（差热分析（differential thermal analysisdifferential thermal analysis，dtadta）差示扫描量热分析（差示扫描量热分析（differential scanning differential scanning calorimetrycalorimetry，dscdsc）；）；热机械分析（热机械分析（thermomechanicalthermomechanical analysis analysis，tmatma）逸出气体分析（逸出气体分析（evolved gas analy

4、sisevolved gas analysis，egaega）；）；热电学分析（热电学分析（thermoelectrometrythermoelectrometry）；）；热光学分析（热光学分析（thermophotometrythermophotometry）等。）等。 热分析方法的种类是多种多样的，根据国际热热分析方法的种类是多种多样的，根据国际热分析协会分析协会(icta)的归纳和分类，目前的热分析的归纳和分类，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，方法共分为九类十七种，在这些热分析技术中，热重法、差热分析、差示扫描量热法和热机械热重法、差热分析、差示扫描量热法和热机械分

5、析应用得最为广泛。分析应用得最为广泛。物理性质物理性质热分析技术名称热分析技术名称缩写缩写质量质量热重分析法热重分析法tg温度温度差热分析差热分析dta热量热量示差扫描量热法示差扫描量热法dsc尺寸尺寸热膨胀（收缩）法热膨胀（收缩）法td力学特性力学特性动态力学分析动态力学分析dmta1. 可在宽广的温度范围内对样品进行研究；可在宽广的温度范围内对样品进行研究；2. 可使用各种温度程序（不同的升降温速率）；可使用各种温度程序（不同的升降温速率）；3. 对样品的物理状态无特殊要求；对样品的物理状态无特殊要求；4. 所需样品量可以很少（所需样品量可以很少（0.1 g - 10mg）；）；5. 仪器

6、灵敏度高（质量变化的精确度达仪器灵敏度高（质量变化的精确度达10-5）；）；6. 可与其他技术联用；可与其他技术联用；7. 可获取多种信息。可获取多种信息。二、热分析的主要优点二、热分析的主要优点1887年，法（德）国人第一次用热电偶测温的方法研究粘土矿年，法（德）国人第一次用热电偶测温的方法研究粘土矿物在升温过程中的热性质的变化。物在升温过程中的热性质的变化。1891年，英国人使用示差热电偶和参比物，记录样品与参照物年，英国人使用示差热电偶和参比物，记录样品与参照物间存在的温度差，大大提高了测定灵敏度，发明了差热分析间存在的温度差，大大提高了测定灵敏度，发明了差热分析（dta）技术的原始模型

7、。技术的原始模型。1915年，日本人在分析天平的基础上研制出热天平，开创了热年，日本人在分析天平的基础上研制出热天平，开创了热重分析重分析(tg)技术。技术。1940-1960年，热分析向自动化、定量化、微型化方向发展。年，热分析向自动化、定量化、微型化方向发展。1964年，美国人在年，美国人在dta技术的基础上发明了示差扫描量热法技术的基础上发明了示差扫描量热法(dsc), perkin-elmer公司率先研制了公司率先研制了dsc-1型示差扫描量热仪。型示差扫描量热仪。三、热分析的起源三、热分析的起源第二节第二节 物质的热效应物质的热效应 一一 晶体中水的存在形式晶体中水的存在形式 1 吸

8、附水：吸附水：h2o；不参加晶格；存在于表面或不参加晶格；存在于表面或毛细管内，毛细管内， 失水温度失水温度100-130o。 2结晶水：结晶水： h2o参加晶格；存在于结构中，参加晶格；存在于结构中， 不不与其他单元形成化学键；失水物相变化；温度与其他单元形成化学键；失水物相变化；温度100-300o。 3 结构水：结构水：oh-形式参加晶格；存在于结构中，形式参加晶格；存在于结构中，与其他单元形成化学键；失水晶格崩溃；温度与其他单元形成化学键；失水晶格崩溃；温度300-1000o。 4 过渡类型的水：层间水、沸石水。过渡类型的水：层间水、沸石水。 二二 物质的热效应：物质的热效应： 脱水脱

9、水-吸热；吸热； 分解分解-吸热；吸热；caco3=cao+co2; 相变相变-吸热或放热：熔化、升华、蒸发。吸热或放热：熔化、升华、蒸发。 氧化氧化-放热；放热； 结晶结晶-放热；放热；第三节第三节 差热分析（差热分析（dta） 一、一、dtadta的基本原理的基本原理 差热分析是在程序控制温度下，测量物差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。差热分析曲线描述了样品与参比种技术。差热分析曲线描述了样品与参比物之间的温差物之间的温差(t)(t)随温度或时间的变化关随温度或时间的变化关系。系。1 在金属中有自由电子， 要使

10、之逸出表面， 需施加能量v（逸出功）。设有两金属a、b，vavb, 则a，b接触时自由电子由b流向a， 使a-， b+，并形成电位差vab。 vab= vb-va。2 原始 a、b中的自由电子数不同， 设：nanb, 从a逸出的电子多于b 的，形成另一电位差v ab。v ab=(kt/e )ln(na/nb)k-玻尔茨曼常数；t-温度；e-电子电荷。实际接触时ab的电位差为：v ab=v ab+v ab = vb-va+(kt/e )ln(na/nb)3 把金属a、b焊成闭合回路， 两个接点的温度t1,t2不等， 则电路内的电动势为两个接点的电位差之和： eab=vab+vba =k/e(t1

11、-t2) ln(na/nb)可见在两种不同的金属之间形成eab(温差电动势），范围其值与温差(t1-t2)有关（其它值为常数）。 在在dtadta试验中，把试验中，把两个接点分别插在两个接点分别插在样品与参样品与参比物之中，它们之间的温度差的变化是由于相比物之中，它们之间的温度差的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。如转变或反应的吸热或放热效应引起的。如: :相相转变、熔化、结晶结构的转变、沸腾、升华、转变、熔化、结晶结构的转变、沸腾、升华、蒸发、脱氢、裂解或分解反应、氧化或还原反蒸发、脱氢、裂解或分解反应、氧化或还原反应、晶格结构的破坏和其它化学反应。一般说应、晶格结构的破坏和其它

12、化学反应。一般说来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应；而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应；而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应。测量电动势（电压），热效应。测量电动势（电压）， 可知温差，可知温差， 进一步可知热效应的出现与否及强度。进一步可知热效应的出现与否及强度。差热分析的原理如下图所示。差热分析的原理如下图所示。 将试样和参比物分别放入坩埚，置于炉中以将试样和参比物分别放入坩埚，置于炉中以一定速率进行程序升温，以一定速率进行程序升温，以tsts、tr tr 表示各表示各自的温度，设试样和参比物的热容量不随温度自的温度，设试样和参比物

13、的热容量不随温度而变。而变。 若以若以t=ts-t=ts-trtr 对对t t作图，所得作图，所得dtadta曲线曲线如图所示，随着温度的增加，试样产生了热效如图所示，随着温度的增加，试样产生了热效应应( (例如相转变例如相转变) )，与参比物间的温差变大，在，与参比物间的温差变大，在dtadta曲线中表现为峰、谷。显然，温差越大，曲线中表现为峰、谷。显然，温差越大，峰、谷也越大，试样发生变化的次数多，峰、峰、谷也越大，试样发生变化的次数多，峰、谷的数目也多，所以各种吸热谷和放热峰的个谷的数目也多，所以各种吸热谷和放热峰的个数、形状和位置与相应的温度可用来定性地鉴数、形状和位置与相应的温度可用

14、来定性地鉴定所研究的物质，而其面积与热量的变化有关。定所研究的物质，而其面积与热量的变化有关。图示了差热分析的原理图。图中两对热电偶反向图示了差热分析的原理图。图中两对热电偶反向联结，构成差示热电偶。联结，构成差示热电偶。s s为试样，为试样，r r为参比物在为参比物在电表电表t t处测得的为试样温度处测得的为试样温度t ts s; ;在电表在电表t t处测的处测的即为试样温度即为试样温度t ts s和参比物温度和参比物温度t tr r之差之差t t。 图为实际的放热峰。图为实际的放热峰。反应起始点为反应起始点为a a，温温度为度为t ti i；b b为峰顶，为峰顶，温度为温度为t tm m，

15、主要反应主要反应结束于此，但反应全结束于此，但反应全部终止实际是部终止实际是c c，温温度为度为t tf f。 bdbd为峰高，表示试样为峰高，表示试样与参比物之间最大温与参比物之间最大温差。差。abcabc所包围的面所包围的面积称为峰面积。积称为峰面积。二二 dta的仪器结构的仪器结构（1 1）加热炉）加热炉: : 分立式和卧式。有中温炉和高温炉。分立式和卧式。有中温炉和高温炉。（2 2）试样支撑）试样支撑测量系统测量系统: : 有热电偶、坩埚、支撑杆、有热电偶、坩埚、支撑杆、均热板。均热板。（3 3）温度程序控制单元：使炉温按给定的程序方式）温度程序控制单元：使炉温按给定的程序方式( (升

16、升温、降温、恒温、循环温、降温、恒温、循环) )以一定速度变化。以一定速度变化。（4 4）差热放大单元：）差热放大单元： 用以放大温差电势，由于记录仪用以放大温差电势，由于记录仪量程为毫伏级，而差热分析中温差信号很小，一般只量程为毫伏级，而差热分析中温差信号很小，一般只有几微伏到几十微伏，因此差热信号须经放大后再送有几微伏到几十微伏，因此差热信号须经放大后再送入记录仪中记录。入记录仪中记录。（5 5）记录单元：由双笔自动记录仪将测温信号和温差信）记录单元：由双笔自动记录仪将测温信号和温差信号同时记录下来。号同时记录下来。 注意：注意： 在进行差热分析过程中，如果升温时试样没在进行差热分析过程中

17、，如果升温时试样没有热效应，则温差电势应为常数，差热曲线为有热效应，则温差电势应为常数，差热曲线为一直线，称为基线。但是由于两个热电偶的热一直线，称为基线。但是由于两个热电偶的热电势和热容量以及坩埚形态、位置等不可能完电势和热容量以及坩埚形态、位置等不可能完全对称，在温度变化时仍有不对称电势产生。全对称，在温度变化时仍有不对称电势产生。此电势随温度升高而变化，造成基线不直。此电势随温度升高而变化，造成基线不直。 三三 影响差热分析的主要因素影响差热分析的主要因素 1 气氛和压力的选择气氛和压力的选择 气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、

18、峰形，因此必须根据样品的性质选择适当平衡温度、峰形，因此必须根据样品的性质选择适当的气氛和压力，有的样品易氧化，可以通入的气氛和压力，有的样品易氧化，可以通入n2、ne等等惰性气体。惰性气体。2 升温速率的影响和选择：升温速率的影响和选择：升温速率不仅影响峰温的位升温速率不仅影响峰温的位置，而且影响峰面积的大小：置，而且影响峰面积的大小：快的升温速率下峰面积变大，快的升温速率下峰面积变大，峰变尖锐。使试样分解偏离峰变尖锐。使试样分解偏离平衡条件的程度也大，易使平衡条件的程度也大，易使基线漂移基线漂移,并导致相邻两个峰并导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。重叠，分辨力下降。慢的升温速率，基线漂移小，

19、慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡条件，得到使体系接近平衡条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地分离，因而分辨力峰更好地分离，因而分辨力高。但测定时间长，需要仪高。但测定时间长，需要仪器的灵敏度高。器的灵敏度高。 升温速率对高岭土差热升温速率对高岭土差热曲线的影响曲线的影响 :升温速率越升温速率越大，峰形越尖，峰高也大，峰形越尖，峰高也增加，峰顶温度也越高增加，峰顶温度也越高 mnco3的差热曲线的差热曲线 (左左):升温速率过小则差热峰变圆变低，升温速率过小则差热峰变圆变低，甚至显示不出来甚至显示不出来。并四苯的差热曲线（右）：并四苯的差热曲线（右）：升温速

20、率小（升温速率小（10/10/minmin） ，曲线上有两个明显的吸热峰曲线上有两个明显的吸热峰,而升温速率大（而升温速率大（80/80/minmin），只有一个吸热峰只有一个吸热峰，显然过快使两峰完全重叠。显然过快使两峰完全重叠。 3试样的预处理及粒度试样的预处理及粒度 试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度在在100目目200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体的太细可能会破

21、坏样品的结晶度。对易分解产生气体的样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。 试样量越大，差热峰越宽，越圆滑。其原因是因试样量越大，差热峰越宽，越圆滑。其原因是因为加热过程中，从试样表面到中心存在温度梯度，试为加热过程中，从试样表面到中心存在温度梯度，试样越多，梯度越大，峰也就越宽。样越多，梯度越大，峰也就越宽。 nhnh4 4nono3 3的的dtadta曲线：曲线： a.5mg;b.50mg; c.5g cusocuso4 45h5h2 2o o的的dtadta曲线

22、曲线 a.1418目；目； b.5272目；目； c.72100目。目。 a a的粒度最大，三个峰重的粒度最大，三个峰重叠；叠；b b的粒度适中，三个的粒度适中，三个峰可以明显区分；峰可以明显区分；c c的试的试样粒度过小，只出现两样粒度过小，只出现两个峰。个峰。 4 参比物的选择参比物的选择 要获得平稳的基线，要求参比物在加热或要获得平稳的基线，要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化，在整个升温过程冷却过程中不发生任何变化，在整个升温过程中其比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致中其比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。或相近。 常用常用-三氧化二铝三氧化二铝al2o3)或煅烧过的氧

23、化或煅烧过的氧化镁（镁（mgo）或石英砂作参比物。如果试样与参）或石英砂作参比物。如果试样与参比物的热性质相差很远，则可用稀释试样的方比物的热性质相差很远，则可用稀释试样的方法解决；常用的稀释剂有法解决；常用的稀释剂有sic、铁粉、铁粉、fe2o3、玻璃珠玻璃珠al2o3等。等。 5 纸速的选择纸速的选择 在相同的实验条件下，同一试样如走纸在相同的实验条件下，同一试样如走纸速度快，峰的面积大，但峰的形状平坦，误速度快，峰的面积大，但峰的形状平坦，误差小差小;走纸速率小，峰面积小。因此，要根据走纸速率小，峰面积小。因此，要根据不同样品选择适当的走纸速度。不同条件的不同样品选择适当的走纸速度。不同

24、条件的选择都会影响差热曲线，除上述外还有许多选择都会影响差热曲线，除上述外还有许多因素，诸如样品管的材料、大小和形状、热因素，诸如样品管的材料、大小和形状、热电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中的位置等。的位置等。第四节第四节 热重分析热重分析 (thermogravimetric analysis)样品在热环境中发生化学变化、分解、成分改变时可样品在热环境中发生化学变化、分解、成分改变时可能伴随着质量的变化。热重分析就是在不同的热条件（以能伴随着质量的变化。热重分析就是在不同的热条件（以恒定速度升温或等温条件下延长时间）下对样品的质量变恒定速度升温或等

25、温条件下延长时间）下对样品的质量变化加以测量的动态技术。化加以测量的动态技术。热重法热重法(thermogravimetry, tg)是在程序控温下，测量物质是在程序控温下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法，通常是测量试样的质的质量与温度或时间的关系的方法，通常是测量试样的质量变化与温度的关系。量变化与温度的关系。热重分析的结果用热重曲线热重分析的结果用热重曲线( (curve)curve)或微分热重曲线表示。或微分热重曲线表示。一、热重试验的曲线（一、热重试验的曲线（curve）解析解析在热重试验中，试样质量在热重试验中，试样质量w作为作为温度温度t或时间或时间t的函数被连续地记的函数

26、被连续地记录下来，录下来，tg曲线表示加热过程曲线表示加热过程中样品失重累积量，为积分型曲中样品失重累积量，为积分型曲线；线；dtg曲线是曲线是tg曲线对温度曲线对温度或时间的一阶导数，即质量变化或时间的一阶导数，即质量变化率，率，dw/dt 或或 dw/dt。起始起始水分水分可燃可燃烧物烧物填料及填料及灰分灰分填充尼龙的填充尼龙的tg曲线曲线质量分数质量分数(%)一阶导数一阶导数(%/min)abchg1008060402000 100 200 ti 400 500 tf 700 1.0 1.0 3.0 5.0 7.09.0 11.0tpt(k)dtg曲线上出现的峰指示质量发生变化，峰的面积

27、与试样的曲线上出现的峰指示质量发生变化，峰的面积与试样的质量变化成正比，峰顶与失重变化速率最大处相对应。质量变化成正比，峰顶与失重变化速率最大处相对应。tg曲线上质量基本不变的部分称为曲线上质量基本不变的部分称为平台平台，两平台之间的部，两平台之间的部分称为分称为台阶台阶。b点所对应的温度点所对应的温度ti是指累积质量变化达到能是指累积质量变化达到能被热天平检测出的温度，称之为被热天平检测出的温度，称之为反应起始温度反应起始温度。c点所对应点所对应的温度的温度tf是指累积质量变化达到最大的温度是指累积质量变化达到最大的温度(tg已检测不出已检测不出质量的继续变化质量的继续变化)，称之为，称之为

28、反应终了温度反应终了温度。质量分数质量分数(%)一阶导数一阶导数(%/min)abchg1008060402000 100 200 ti 400 500 tf 700tpt(k) 1.0 1.0 3.0 5.0 7.09.0 11.0 反应起始温度反应起始温度t ti i和和反应终了温度反应终了温度t tf f之间的温度区间称反应区间。之间的温度区间称反应区间。亦可将亦可将g点取作点取作ti或以失重达到某一预定值或以失重达到某一预定值(5%、10%等等)时的时的温度作为温度作为ti，将将h点取作点取作tf。tp表示最大失重速率温度，对应表示最大失重速率温度，对应dtg曲线的峰顶温度。曲线的峰顶

29、温度。质量分数质量分数(%)一阶导数一阶导数(%/min)abchg1008060402000 100 200 ti 400 500 tf 700tpt(k) 1.0 1.0 3.0 5.0 7.09.0 11.0二、影响热重测定的因素二、影响热重测定的因素 1. 1. 升温速度升温速度升温速度越快，温度滞升温速度越快，温度滞后越大，后越大，t ti i及及t tf f越高，反应越高，反应温度区间也越宽。对于无机温度区间也越宽。对于无机材料试样，建议采用的升温材料试样，建议采用的升温速度一般为速度一般为10102020k kminmin-1-1。 0.42 2.5 10 40 100 240

30、480 kmin700 800 900 1000 1100 0100温度温度 ()失重（）失重（）2气氛气氛 常见的气氛有空气、常见的气氛有空气、o2、n2、he、h2、co2 、cl2和水和水蒸气等。样品所处气氛的不同蒸气等。样品所处气氛的不同导致反应机理的不同。气氛与导致反应机理的不同。气氛与样品发生反应，则样品发生反应，则tg曲线形曲线形状受到影响。例如状受到影响。例如pp使用使用n2时，无氧化增重。气氛为空气时，无氧化增重。气氛为空气时，在时，在150-180 c出现氧化增出现氧化增重。重。400 600 800 1000 1200温度温度()1mgcaco3 cao+co2失失重重真

31、空真空 空气空气 co2应考虑气氛与热电偶、试应考虑气氛与热电偶、试样容器或仪器的元部件有无样容器或仪器的元部件有无化学反应，是否有爆炸和中化学反应，是否有爆炸和中毒的危险等。气氛处于静态、毒的危险等。气氛处于静态、还是动态，对试验结果也有还是动态，对试验结果也有很大影响。很大影响。 气氛处于动态时应注意其气氛处于动态时应注意其流量对试样的分解温度、测流量对试样的分解温度、测温精度和温精度和tg谱图的形状等的谱图的形状等的影响，一般气流速度影响，一般气流速度40-50ml/min。400 600 800 1000 1200温度温度()1mgcaco3 cao+co2失失重重真空真空 空气空气

32、co2 3样品的粒度和用量样品的粒度和用量 样品的粒度不宜太大、样品的粒度不宜太大、装填的紧密程度适中为好。装填的紧密程度适中为好。同批试验样品，每一样品的同批试验样品，每一样品的粒度和装填紧密程度要一致。粒度和装填紧密程度要一致。小用量小用量大用量大用量w温度温度4 4试样皿（坩锅）试样皿（坩锅） 试样皿的材质有玻璃、铝、陶瓷、石英、金属等，试样皿的材质有玻璃、铝、陶瓷、石英、金属等，应注意试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的。应注意试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的。如聚四氟乙烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类试样皿，如聚四氟乙烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类试样皿，因相互间会

33、形成挥发性碳化物。白金试样皿不适宜作含因相互间会形成挥发性碳化物。白金试样皿不适宜作含磷、硫或卤素的聚合物的试样皿，因白金对该类物质有磷、硫或卤素的聚合物的试样皿，因白金对该类物质有加氢或脱氢活性。加氢或脱氢活性。5 5 温度的标定温度的标定 标准物标准物居里温度居里温度(oc)文献值文献值(oc)镍铝合金镍铝合金155163镍镍355354perkalloy599596铁铁788780hisat 5010041000 升温速率：升温速率：40k/min热天平可采用不同居里温度的热天平可采用不同居里温度的强磁体来标定。标定时在热天强磁体来标定。标定时在热天平外加一磁场，坩埚中放入标平外加一磁场

34、，坩埚中放入标准磁性物质。磁性物质的居里准磁性物质。磁性物质的居里点是金属从铁磁性向顺磁性相点是金属从铁磁性向顺磁性相转变的温度，在居里点产生表转变的温度，在居里点产生表观失重。观失重。200 400 600 800 1000温度温度()abcde210表观失重表观失重(mg)第五节第五节 示差扫描量热法示差扫描量热法(differential scanning calorimeter，dsc)差示扫描量热法差示扫描量热法(dsc)是在程序控温下，是在程序控温下，测量物质和参比物之间的能量差随温度变测量物质和参比物之间的能量差随温度变化关系的一种技术（化关系的一种技术（国际标准国际标准iso

35、11357-1）。根据测量方法的不同，又分为功率补偿型根据测量方法的不同，又分为功率补偿型dsc和热流型和热流型dsc两种类型。常用的功率两种类型。常用的功率补偿补偿dsc是在程序控温下，使试样和参比是在程序控温下，使试样和参比物的温度相等，测量每单位时间输给两者物的温度相等，测量每单位时间输给两者的热能功率差与温度的关系的一种方法。的热能功率差与温度的关系的一种方法。 dsc与与dta测定原理的不同测定原理的不同dsc是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐

36、标所得的扫描曲线。的热量为纵坐标所得的扫描曲线。dta是测量是测量 t-t 的关系，而的关系，而dsc是保持是保持 t = 0，测定测定 h-t 的关系。两者最大的差别是的关系。两者最大的差别是dta只能定只能定性或半定量，而性或半定量，而dsc的结果可用于定量分析。的结果可用于定量分析。为了弥补为了弥补dta定量性不良的缺陷，示差扫描量热定量性不良的缺陷，示差扫描量热仪（仪（dsc）在在1960年前后应运而生。年前后应运而生。vdsc和和dta仪器装置相似，所不同的是在仪器装置相似，所不同的是在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于

37、热效应与参比物之当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差间出现温差t时，通过差热放大电路和差时，通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当试样放试样一边的电流立即增大；反之，当试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平衡，温差热量平衡，温差t消失为止。换句话说，消失为止。换句话说，试样在热反应时发生的热量变化，由于及时试样在热反应时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，所以

38、实际记录的是输入电功率而得到补偿，所以实际记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差随时间差随时间t的变化的变化 的关系。的关系。当样品产生热效应时，参比当样品产生热效应时，参比物和样品之间就出现温差物和样品之间就出现温差t,通过微伏放大器通过微伏放大器a a，把信号输把信号输给差动热量补偿器给差动热量补偿器c c ，使输，使输入到补偿加热丝入到补偿加热丝f f的电流发生的电流发生变化。例如当样品吸热时，变化。例如当样品吸热时，使样品一边的电流使样品一边的电流is增大，参增大，参比物一边电流比物一边电流ir立即减少，但立即减少，但is+ir得保持恒定

39、值；在试样得保持恒定值；在试样产生热效应时，不仅补偿的产生热效应时，不仅补偿的热量等于样品放热量等于样品放(吸吸)热量，而热量，而且热量的补偿能及时、迅速且热量的补偿能及时、迅速地进行，样品和参比物之间地进行，样品和参比物之间可以认为没有温度差可以认为没有温度差(t=0)。 示差扫描量热测定时记录的结果称之为示差扫描量热测定时记录的结果称之为dsc曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dh/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（也称作热流率，单位为毫瓦（mw），），横坐标为温度（横坐标为温度（t）或时间（或时间（t）。）。 与在与在dta曲线中，吸热效应用谷来表示，

40、曲线中，吸热效应用谷来表示，放热效应用峰来表示所不同的是：在放热效应用峰来表示所不同的是：在dsc曲线曲线中，吸热中，吸热(endothermic)效应用凸起正向的峰表效应用凸起正向的峰表示凹下的谷表示示凹下的谷表示 (热焓增加热焓增加)，放热，放热(exothermic)效应用凹下的谷表示效应用凹下的谷表示(热焓减少热焓减少)。dta曲线曲线玻璃化转变玻璃化转变结晶结晶基线基线放热行为放热行为（固化，氧化，反应，交联）（固化，氧化，反应，交联）熔融熔融固固固固一级转变一级转变吸热行为吸热行为分解气化分解气化dsc曲线曲线吸热吸热放热放热t()dh/dt(ail/s)tg tc tm td 第

41、六节热分析法在材料研究中的应用第六节热分析法在材料研究中的应用1 材料的热分解材料的热分解 cuso45h2o cuso4 + 5h2o 结晶硫酸铜结晶硫酸铜(cuso45h2o)的脱水的脱水45 78 100 118 212 248温度温度()重量重量(mg)w0 -w1 w1-w2 w2- w3 w3w0 w1w2 w3a bc de fg hcusocuso4 45h5h2 2o o的热分解曲线示于图中。图中的热分解曲线示于图中。图中tgtg曲线在曲线在a a点点和和b b点之间，没有发生重量变化，即试样是稳定的。在点之间，没有发生重量变化，即试样是稳定的。在b b点开始脱水，曲线呈现出

42、失重，失重的终点为点开始脱水，曲线呈现出失重，失重的终点为c c点。点。这一步的脱水反应为：这一步的脱水反应为： cusocuso4 45h5h2 2ocusoocuso4 43h3h2 2o+2ho+2h2 2o o45 78 100 118 212 248温度温度()重量重量(mg)w0 -w1 w1-w2 w2- w3 w3w0 w1w2 w3a bc de fg h在在c点和点和d点之间试样再一次处于稳定状态。然后在点之间试样再一次处于稳定状态。然后在d点进一步脱水，在点进一步脱水，在d点和点和e点之间脱掉两个水分子。点之间脱掉两个水分子。这这一步的脱水反应为：一步的脱水反应为： cu

43、so43h2ocuso4h2o+2h2o 45 78 100 118 212 248温度温度()重量重量(mg)w0 -w1 w1-w2 w2- w3 w3w0 w1w2 w3a bc de fg h在在e e点和点和f f点之间生成了稳定的化合物，从点之间生成了稳定的化合物，从f f点到点到g g点脱掉点脱掉最后一个水分子。最后一个水分子。g g点到点到h h点的平台表示形成稳定的无水点的平台表示形成稳定的无水化合物。这一步的脱水反应为：化合物。这一步的脱水反应为： cusocuso4 4h h2 2ocusoocuso4 4+h+h2 2o o根据热重曲线上各平台之间的重量变化，可计算出试

44、样各步的失重根据热重曲线上各平台之间的重量变化，可计算出试样各步的失重量量: :平台平台ab表示样品稳定，设样品原始重量表示样品稳定，设样品原始重量wo=10.8 mg；bc为第一次失重，为第一次失重，wo-w1=1.55mg，失重率失重率=(wo-w1)/ wo=14.35%；de为第二次失重，失重量为为第二次失重，失重量为1.6 mg,失重率为失重率为14.8% fg为第三次失重，失重量为为第三次失重，失重量为0.8 mg,失重率为失重率为7.4%总失重率总失重率= (wo-w3)/ wo=36.6%45 78 100 118 212 248温度温度()重量重量(mg)w0 -w1 w1-

45、w2w2- w3 w3w0 w1w2 w3a bc de fg h理论失重量为理论失重量为36%结论：结晶硫酸铜分三次脱水结论：结晶硫酸铜分三次脱水cuso45h2o cuso43h2o + 2h2o 理论失重量为理论失重量为14.4%cuso43h2o cuso4h2o + 2h2o 理论失重量为理论失重量为14.4%cuso4h2o cuso4 + h2o 理论失重量为理论失重量为7.2%45 78 100 118 212 248温度温度()重量重量(mg)w0 -w1 w1-w2w2- w3 w3w0 w1w2 w3a bc de fg h2 化合物的定性和定量鉴定化合物的定性和定量鉴定

46、 左图为是天然橡胶（左图为是天然橡胶（nr）、）、丁苯橡胶（丁苯橡胶（sbr）和乙丙三元橡和乙丙三元橡胶（胶（epdm）的的tg曲线。右图是天然橡胶曲线。右图是天然橡胶、丁二烯橡胶丁二烯橡胶（br）和丁苯橡胶的和丁苯橡胶的dtg曲线。据热裂解行为可进行区别。曲线。据热裂解行为可进行区别。w%t()100 80 60 40 20 0 315 391 4851 2 3 nr br sbrt()150 250 350 450 5001mg/ 365447465 nr sbr epdm3矿物的鉴定矿物的鉴定碳酸盐矿物的区别：碳酸盐矿物的区别：蒙脱石类型的区别蒙脱石类型的区别海泡石：海泡石：mg8si1

47、2o30(oh)4(oh2)48h2o 的的dta曲线曲线4高聚物的研究：高聚物的研究：tg落于常温区落于常温区-常温为玻璃态：塑料；常温为玻璃态：塑料； tf落于常温区落于常温区-常温为高弹态：橡胶常温为高弹态：橡胶； tf落于低温区落于低温区-常常温为粘流态：树脂；温为粘流态：树脂； 5多形体相变、分解及性质控制多形体相变、分解及性质控制 6可逆和不可逆过程可逆和不可逆过程 研究研究 7玻璃特征温度的测定玻璃特征温度的测定 8相图的测定相图的测定 9分解机理等分解机理等 完完完完致谢：本章致谢：本章ppt采用了北化大励杭泉教授的采用了北化大励杭泉教授的大部分图片，大部分图片， 谨致谢意！谨

48、致谢意！ 大学课件出品 版权归原作者所有 联系qq ：910670854 如侵权，请告知，吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/ 附赠人生心语附赠人生心语人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(1) 我们都老得太快 却聪明得太迟 把钱省下来，等待退休后再去享受 结果退休后，因为年纪大，身体差，行动不方便，哪里也去不成。钱存下来等养老，结果孩子长大了，要出国留学，要创业做生意，要花钱娶老婆，自己的退休金都被拗走了。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(2) 当自己有足够的能力善待自己时，就立刻去做，老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事，

49、年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他，养你到高中，大学以后就要自立更生，要留学，创业，娶老婆，自己想办法，自己要留多一点钱，不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟，我的学长去年丧妻。这突如其来的事故，实在叫人难以接受，但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他，但是他觉得太浪费，总推说等到下次再买，结果却是在她死后，用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗？！ 等到.、等到.，似乎我们所有的生命，都用在等待。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(3) 等到我大学毕业以后，我就会如何如何我们对自己说 等到我买房子以后！ 等我最小的孩子结婚之后！ 等我把这笔生意谈成之后！

50、等到我死了以后 人人都很愿意牺牲当下，去换取未知的等待；牺牲今生今世的辛苦钱，去购买后世的安逸 在台湾只要往有山的道路上走一走，就随处都可看到农舍变精舍，山坡地变灵塔，无非也是为了等到死后，能图个保障，不必再受苦。许多人认为必须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动，明天我就会对他好一点，下星期我们就找时间出去走走；退休后，我们就要好好享受一下。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(4) 然而，生活总是一直变动，环境总是不可预知，现实生活中，各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生，我所见过的死人，比一般人要来得多。这些人早上醒来时，原本预期过的是另一个平凡无奇的日子，没想到一个意料

51、之外的事；交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨，突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢？我们毋需等到生活完美无瑕，也毋需等到一切都平稳，想做什么，现在就可以开始做起。 一个人永远也无法预料未来，所以不要延缓想过的生活，不要吝于表达心中的话， 因为生命只在一瞬间。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(5) 记住！ 给活人送一朵鲜花，强过给死人送贵重的花圈，每个人的生命都有尽头，许多人经常在生命即将结束时，才发现自己还有很多事没有做，有许多话来不及说，这实在是人生最大的遗憾。 别让自己徒留为时已晚的空余恨。逝者不可追，来者犹未卜，最珍贵、最需要实时掌握的当下，往往在这

52、两者蹉跎间，转眼错失。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(6) 人生短暂飘忽，包得有一首小诗这样写： 高天与原地，悠悠人生路； 行行向何方，转眼即长暮。 正是道尽了人生如寄，转眼即逝的惶恐。 有许多事，在你还不懂得珍惜之前已成旧事；有许多人，在你还来不及用心之前 已成旧人。 遗憾的事一再发生，但过后再追悔早知道如何如何是没有用的，那时候已经过去，你追念的人也已走过了你。人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(7) 一句瑞典格言说：我们老得太快，却聪明得太迟。 不管你是否察觉，生命都一直在前进。 人生并未售来回票，失去的便永远不再得到。 将希望寄予等到方便的时间才享受人生太短，聪明太晚人生太短，

53、聪明太晚(8) 我们不知失去了多少可能的幸福 不要再等待有一天你可以松口气，或是麻烦都过去了。 生命中大部分的美好事物都是短暂易逝的， 享受它们、品尝它们， 善待你周围的每一个人， 别把时间浪费在等待所有难题的完满结局上。 -找回迷失的生命 -死亡也许是免费的 但是，却要付出生命的代价。 -劝大家一句话：把握当下，莫等待。成功人生的十堂课成功人生的十堂课人生成功第人生成功第1课课 做一个终生学习的人，离开学校并不意味着学习就结束了。学习可以成为一种生活方式，帮助你发挥最大的潜能。我们从未停止学习，总会有新的，有趣的东西等待我们去发现。学习新的技能可能让人感到有一点恐惧，但每当我们在个人学习上停

54、滞不前时，我们都需要去学习新的东西。积极地寻求支援和建议，突破停滞期。参加一些培训，进修，夜校任何新的兴趣都将会有助于发展你的优势。多看，多听，让你的头脑保持活跃。活到老，学到老。 人生成功第人生成功第2课课 令自己感到沮丧的秘诀就是用空闲时间去烦恼自己是否快乐。所以不要费事去想它！摩拳擦掌干起来吧。你将热血沸腾，你会头脑清醒。很快，在你身体中的这种高涨的积极人生观将把烦恼从你的头脑中赶出去。行动起来，忙碌起来。这是世界上最便宜的一种药，也是最好的一种。人生成功第人生成功第3课课 在困境中寻找成功的希望逆境是一所最好的学校。每一次失败，每一次打击，每一次损失，都蕴育着成功的萌芽，都教会我在下一

55、次有更出色的表现。我再也不会逃避现实，也不会拒绝从以往的错误中获取经验，我不再因此而促成自己的失败。因为我知道，宝玉不经磨砺就不能发光，没有，我也不能完善自我。现在我知道，灵魂倍受煎熬的时刻，也正是生命中最多选择与机会的时刻。任何事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头还是低下头。无论何时，当我被可怕的失败击倒，在最初的阵痛过去之后，我都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这一刻闪现这苦涩的根必将迎来满园芬芳！ 我将一直在困境中寻找成功的希望。 人生成功第人生成功第4课课 没有人可以使你感到自卑我选择自我感觉良好，这样我能更加开放地学习。如果人们给我负面的回应或是批评我做的事情，我不会认为他

56、们所说的就表明我是一个“差劲的”人。我坚信自尊由我掌控，这让我毫无戒心地去听取别人的反馈，想看看是否有我可以学习的东西。我们每天都有两种选择。我们可以感到自己很棒，也可以感到自己很差劲。难道有人会选择后者吗？人生成功第人生成功第5课课紧紧抓住梦想我们每个人都有梦想。我们每个人都希望能发自内心地相信自已有一种特殊的天赋，相信自己能发挥重要的作用，相信自己能以一种特殊的方式感动他人，相信自己能够把世界变得更加美好。在一生中，我们都曾经对自己渴望并追求的生活品质抱有憧憬。然而，对我们大多数人来说，这些憧憬在日常生活的成规和挫败中已经变得如此渺茫，以到于我们甚至不再努力去实现它们。对太多人来说，梦想已

57、经远离，随之远离的还有塑造我们命运的意愿。很多人已经推动了坚定的信念，而正是坚定的信念为胜利者创造了优势。我们所要做的就是重拴梦想，并实现梦想，让我们每个人都记住，并去运用深藏在自己身上的无限潜能。人生成功第人生成功第6课课 毅力无法替代世界上没有任何东西可以替代毅力。才干不可以，无所作为的能人十分普遍；天分不可以，碌碌无为的天才尽人皆知;教育不可以，受过良好教育的没落者更是随处可见。只要有毅力和决心，就是无所不能的。毅力并不总是意味着永远坚持做同一件事。它意味着无论你做任何事情，你都要立刻全心投入，竭尽全力；它意味着先做艰苦的工作，再去期待随之而来的满足和回报。它意味着开心地工作，渴望更多的

58、知识和进步。它意味着多打几个电话，多夏装几里路，多除草，早起床，意味着总是寻求更好的方式去做你在做的事情。毅力就是经历考验和过失的成功。 人生成功第人生成功第7课课 驻足片刻闻花香在现代生活的忙忙碌碌中，人们很少会停下来欣赏自然的美。问问自己，你有多少次倾听过鸟儿的歌唱。你最近一次抬头仰望闪耀的星空又是在什么时候？时光飞逝，人生苦短。不要忘记驻足闻闻花香。我们在急于谋生的过程中，往往忽视了我们生活的品质。多少次，你听见人们为这为那说“我忙死了。”多可惜啊！有一天，当他们真的找到时间能够驻足片刻闻花香时，可能已经太迟了。 人生成功第人生成功第8课课 加入到微笑者和赞美者的行列来当你对别人，别人也

59、会对你报以，你自然会感觉很棒。即使他有对你报以，你也会感觉很棒，因为你认识到世界上最贫穷的人就是从不微笑的人，当你对那个人微笑，你立刻变得更加富有。赞美也是这个道理。当你真诚地毛病抑或恭维一个人时，他将立刻受益，更喜欢自己。当你让别人感觉更好时，你自己也会感觉更好。人生成功第人生成功第9课课 让自己快乐。调查表明，我们当中70%的人在生活中时间有临床性的抑郁现象。如今我们有这么多的机遇，为什么我们还这么不快乐呢？人们尝试各种东西：金钱，权利，事业，婚姻，离婚，酒精，摇滚甚至毒品，但我们大多数人只是想要得到一样东西快乐。快乐是人的一种自然的身心状态；我们只要去相信快乐，让自己感受快乐。要宣称：我

60、应当得到快乐。 说出来，唱出来，喊出来。优先考虑快乐，让快乐成为你最重要的事情。对你所拥有的一切抱以感激之情吧。 人生成功第人生成功第10课课 我拥有无与伦比的想象力现在我将通过这种神奇的力量得到我想要的。 如果我害怕发表演讲，我就想象自己在公众场合无所畏惧，充满信心； 如果我在病魔的煎熬，我就想象我以前健康的样子； 如果我感到贫穷，我就想象我将要富有。 现在我明白了： 人类惟一的限制就是想象力。我之所以没有成功，原因就在于我不知道如何使用我的想象力。现在，我精通这个技巧，我将从中受益。最大的回报将是成功和愈加快乐。你会管理时间吗你会管理时间吗?如何让自己一天的时间不止24小时呢?这里有一些总