材料分析教学-热分析ppt课件

1、材材 料料 热热 分分 析析葛葛 祥祥 才才办公室：资料楼办公室：资料楼201：8230912，63559261: 一、热分析技术概述一、热分析技术概述国际热分析协会国际热分析协会ICTAICTA热分析定义：热分析定义：热分析是在程序控制温度下，丈量物质的物理性质热分析是在程序控制温度下，丈量物质的物理性质随温度变化的一类技术。随温度变化的一类技术。p 程序控制温度：普通指线性升温或降温，也包括程序控制温度：普通指线性升温或降温，也包括p 恒温、循环或非线性升降温。恒温、循环或非线性升降温。p 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、物理性质：包括物质的质

2、量、温度、热焓、尺寸、p 机械、声学、电学及磁学性质等。机械、声学、电学及磁学性质等。ICTA热分析技术分类热分析技术分类物理性质物理性质分析技术名称分析技术名称物理性质物理性质分析技术名称分析技术名称质量质量热重法热重法力学特性力学特性热机械分析热机械分析逸出气体分析逸出气体分析动态热机械分析动态热机械分析放射热分析放射热分析声学特性声学特性热发声法热发声法热微粒分析热微粒分析热声学法热声学法温度温度差热分析差热分析光学特性光学特性热光学法热光学法加热曲线测定加热曲线测定电学特性电学特性热电学法热电学法热量（焓）热量（焓）差示扫描量热法差示扫描量热法磁学特性磁学特性热磁学法热磁学法尺寸尺寸热

3、膨胀法热膨胀法TechniqueAbbreviationPhysical Properties Thermodilatometry length Thermogravimetry TG(TGA) mass Derivative thermogravimetry DTG mass Differential Thermal Analysis DTA temperatureDifferential Scanning Calorimetry DSCenthalpy Thermomechanical Analysis TMAdimension Dynamic Mechanical Analysis DM

4、Astiffness & damping Thermally Stimulated Current TSC dipole alignment/relaxation Dielectric Analysis DEA dielectric permittivity/loss facto Evolved Gas Analysis EGA Thermo-optical Analysis TOA optical properties 热分析技术缩略语及其所丈量的物理性质热分析技术缩略语及其所丈量的物理性质热分析四大支柱热分析四大支柱 差热分析、热重分析、差热分析、热重分析、 差示扫描量热分析、热机械分析差

5、示扫描量热分析、热机械分析 用于研讨物质的晶型转变、熔化、升华、吸附等物理用于研讨物质的晶型转变、熔化、升华、吸附等物理景象以及脱水、分解、氧化、复原等化学景象。景象以及脱水、分解、氧化、复原等化学景象。 快速提供被研讨物质的热稳定性、热分解产物、热变快速提供被研讨物质的热稳定性、热分解产物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻璃化温度、软化点、化过程的焓变、各种类型的相变点、玻璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高聚物的表征及构造性能等。比热、纯度、爆破温度和高聚物的表征及构造性能等。 热分析的来源及开展热分析的来源及开展 1780年英国的年英国的Higgins运用天平研讨石灰粘结剂和

6、生石运用天平研讨石灰粘结剂和生石灰受热时的分量变化灰受热时的分量变化 1887年法国的年法国的Le chatelier开创差热分析技术开创差热分析技术1915年日本的本多光太郎提出年日本的本多光太郎提出“热天平热天平 概念概念20世纪世纪40年代末商业化电子管式差热分析仪问世年代末商业化电子管式差热分析仪问世 1964年年Watson提出提出“差示扫描量热的概念，被差示扫描量热的概念，被Perkin-Elmer公司采用研制出差示扫描量热分析仪公司采用研制出差示扫描量热分析仪 1968年年ICTA(International Confederation for Thermal Analysis)

7、成立成立 二、差热分析二、差热分析 差热分析差热分析Differential Thermal Analysis，DTA 是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。差和温度关系的一种技术。 参比物：参比物： 热容与试样相近而在测试条件下不产生热容与试样相近而在测试条件下不产生 任何热效应的惰性物质任何热效应的惰性物质 差热分析仪的原理与构造差热分析仪的原理与构造 热电偶热电偶塞贝克效应热电塞贝克效应热电动势动势检流计检流计试样试样参比物参比物差热分析原理差热分析原理差热分析仪构造简图差热分析仪构造简图 1加热炉加热炉1加热炉加

8、热炉 炉内有均匀温度区，使试样均匀受热；炉内有均匀温度区，使试样均匀受热； 程序控温，以一定速率均匀升降温，控制精度高；程序控温，以一定速率均匀升降温，控制精度高； 炉子的线圈无感应景象，防止对热电偶电流干扰；炉子的线圈无感应景象，防止对热电偶电流干扰； 电炉热容量小，便于调理升、降温速度；电炉热容量小，便于调理升、降温速度； 炉子体积小、分量轻，便于操作和维修；炉子体积小、分量轻，便于操作和维修； 运用温度上限最高可达运用温度上限最高可达1800 。NETZSCHSTA449c2试样容器试样容器2试样容器试样容器 能包容粉末状样品的惰性资料能包容粉末状样品的惰性资料 在耐高温条件下选择热传导

9、性好的资料在耐高温条件下选择热传导性好的资料 样品坩埚：陶瓷资料、石英质、刚玉质和钼、铂、钨等样品坩埚：陶瓷资料、石英质、刚玉质和钼、铂、钨等支架资料：镍支架资料：镍1300K等等PtRh 坩埚传热性好，基线性能佳，灵敏度高，温度范围宽，能坩埚传热性好，基线性能佳，灵敏度高，温度范围宽，能有效屏蔽热辐射，热焓精度高，适于准确丈量比热。有效屏蔽热辐射，热焓精度高，适于准确丈量比热。Al2O3 坩埚样品顺应面广，但灵敏度、峰分别才干、基线性坩埚样品顺应面广，但灵敏度、峰分别才干、基线性能等较差，温度范围广大。有一定透明性，热焓精度较低。能等较差，温度范围广大。有一定透明性，热焓精度较低。Al 坩埚

10、传热性好，灵敏度、峰分别才干、基线性能等均佳，但坩埚传热性好，灵敏度、峰分别才干、基线性能等均佳，但温度范围较窄温度范围较窄2000 4温度控制系统温度控制系统 以一定的程序来调理升温或降温的安装以一定的程序来调理升温或降温的安装 1100K/min，常用的为，常用的为120K/min5记录系统记录系统 STA449c2. 差热分析曲线差热分析曲线 差热分析曲线是将试样和参比物置于同一环境中差热分析曲线是将试样和参比物置于同一环境中进展程序温度变化，将两者间的温度差对时间或进展程序温度变化，将两者间的温度差对时间或温度作记录所得曲线。温度作记录所得曲线。 Tttime sreference s

11、ignalsample signal在样品的熔融过程中，样在样品的熔融过程中，样品端的温度坚持恒定，而品端的温度坚持恒定，而此时参比端的温度仍在升此时参比端的温度仍在升高。以参比与样品的温度高。以参比与样品的温度差对时间作图，就得到了差对时间作图，就得到了差热曲线。差热曲线。1 1差热曲线中的吸差热曲线中的吸/ /放热峰的构成放热峰的构成electric potential V(temperature)mTMT = T - TSRtime s0T=Ts-TrT2典型的典型的DTA曲线曲线基线：基线：T近似等于近似等于0的区段。的区段。峰：曲线分开基线又回到基线的部峰：曲线分开基线又回到基线的部

12、分，包括放热峰与吸热峰。分，包括放热峰与吸热峰。峰宽：曲线偏离基线的点与前往基线峰宽：曲线偏离基线的点与前往基线的点之间的温度间距。的点之间的温度间距。峰高：表示试样与参比物间的最大温峰高：表示试样与参比物间的最大温度差。度差。峰面积：表示峰和内插基线之间所包峰面积：表示峰和内插基线之间所包围的面积。围的面积。3实践的差热曲线实践的差热曲线 Ti Teo Tm Tf T外延起始点：在峰的外延起始点：在峰的前坡取斜率最大一点前坡取斜率最大一点向基线方向作切线与向基线方向作切线与基线延伸线的交点。基线延伸线的交点。p差热峰的锋利程度差热峰的锋利程度(4)(4)差热分析曲线的特性差热分析曲线的特性p

13、差热峰的面积差热峰的面积p两种或多种不相互反响的物质的混合物，其差热曲线为两种或多种不相互反响的物质的混合物，其差热曲线为各自差热曲线的叠加，可以进展定性分析。各自差热曲线的叠加，可以进展定性分析。反映了反响进展的快慢。反映了反响进展的快慢。和反响热有函数关系，也和试样中反响物和反响热有函数关系，也和试样中反响物的含量有函数关系，据此可进展定量分析。的含量有函数关系，据此可进展定量分析。 Ti Teo Tm Tf TpTi 受仪器灵敏度影响。仪器灵敏度越高，在升受仪器灵敏度影响。仪器灵敏度越高，在升温差热曲线上测得的值低且接近于实践值。温差热曲线上测得的值低且接近于实践值。 Ti Teo Tm

14、 Tf TpTeo 受实验影响较小，与其它受实验影响较小，与其它方法测得的反响起始温度一致，方法测得的反响起始温度一致， ICTA引荐用引荐用Teo来表示反响起始温来表示反响起始温度。度。pTf 很难授以确切的物理意义，只是阐明经过一次反响之很难授以确切的物理意义，只是阐明经过一次反响之后，温度到达后，温度到达Tf时曲线又回到基线。时曲线又回到基线。pTm 并无确切的物理意义，试样热导率很大的情况下并无确切的物理意义，试样热导率很大的情况下Tm非常非常接接近反响终止温度。对其它情况来说，近反响终止温度。对其它情况来说，Tm并不是反响终止温度。并不是反响终止温度。p差热曲线可以指出相变的发生、差

15、热曲线可以指出相变的发生、 相变的温度以及估算相热，但不相变的温度以及估算相热，但不 能阐明相变的种类。能阐明相变的种类。 Ti Teo Tm Tf T3、影响、影响DTA曲线的要素曲线的要素仪器要素仪器要素炉子尺寸与外形、热电偶的性能与位置、炉子尺寸与外形、热电偶的性能与位置、记录系统精度等；记录系统精度等；操作要素操作要素试样盘材质与灵敏度、升温速率、气氛等；试样盘材质与灵敏度、升温速率、气氛等；试样要素试样要素试样质量、粒度、装填方式等。试样质量、粒度、装填方式等。1影响影响DTA曲线的仪器要素曲线的仪器要素均温区与温度梯度的控制。炉子的炉膛直径越小、长度均温区与温度梯度的控制。炉子的炉

16、膛直径越小、长度越长，均温区就越大、且均温区内的温度梯度就越小。越长，均温区就越大、且均温区内的温度梯度就越小。 v 炉子尺寸炉子尺寸v 热电偶性能与位置热电偶性能与位置v 信号放大及记录系统精度信号放大及记录系统精度热电偶的类型、接点位置等要素都会对差热曲线的峰形热电偶的类型、接点位置等要素都会对差热曲线的峰形产生影响；热电偶热端应置于试样中心。产生影响；热电偶热端应置于试样中心。 (2) 影响影响DTA曲线的操作要素曲线的操作要素v 坩埚的影响坩埚的影响坩埚的热导性能好坩埚的热导性能好基线偏离小，峰谷较小基线偏离小，峰谷较小坩埚的直径大、高度矮坩埚的直径大、高度矮试样容易反响，峰形锋利试样

17、容易反响，峰形锋利v 加热速度的影响加热速度的影响v 加热速度快，峰尖而窄，外形加热速度快，峰尖而窄，外形拉长，甚至相邻峰重叠。拉长，甚至相邻峰重叠。v 加热速度慢，峰宽而矮，外形加热速度慢，峰宽而矮，外形扁平，热效应起始温度提早。扁平，热效应起始温度提早。v 常用升温速度：常用升温速度：1-10K/min5/s8 /s12 /s16 /s20 /s600MnCO3的差热曲线的差热曲线10oC/min40oC/min升温速率对聚合物分解的影响升温速率对聚合物分解的影响10oC/min80oC/minv 压力和气氛压力和气氛v 对体积变大的试样，外界压力增大，热反响温度向高温对体积变大的试样，外

18、界压力增大，热反响温度向高温方向挪动。方向挪动。v 气氛会影响差热曲线形状。气氛会影响差热曲线形状。 白云石白云石CaMg(CO3)2在在CO2气氛气氛中的中的DTA曲线曲线1. CO2分压分压88KPa2. CO2分压分压13.3KPa3. CO2分压分压6.7KPa)()()(23gCOsSrOsSrCO3影响影响DTA曲线的试样要素曲线的试样要素假设反响后试样热容减假设反响后试样热容减小，那么反响后基线高小，那么反响后基线高于反响前基线于反响前基线吸吸热热v 热容量和热导率的变化热容量和热导率的变化假设反响后试样热导率假设反响后试样热导率减小，那么反响后基线减小，那么反响后基线低于反响前

19、基线低于反响前基线v 试样的颗粒度试样的颗粒度 试样颗粒越大，峰形趋试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽；颗粒小，热于扁而宽；颗粒小，热效应温度偏低，峰形变效应温度偏低，峰形变小。小。 颗粒度要求：颗粒度要求：100目目-300目目0.04-0.15mm14-18目目 72-100目目CuSO45H2O的的DTA曲线曲线v试样的装填试样的装填 v 装填要求：薄而均匀装填要求：薄而均匀v 试样和参比物的装填情况一致试样和参比物的装填情况一致v v参比物参比物v 整个测温范围无热反响整个测温范围无热反响v 比热与导热性能与试样相近比热与导热性能与试样相近v 粒度与试样相近粒度与试样相近1001003003

20、00目目v 常用的参比物：常用的参比物：Al2O3 Al2O3 试样的用量试样的用量 试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容易掩盖试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容易掩盖临近小峰谷。临近小峰谷。4、差热分析的运用、差热分析的运用三、差示扫描量热法三、差示扫描量热法DTA存在的两个缺陷：存在的两个缺陷：试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而使校正系数试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而使校正系数K值变化，难以进展定量；值变化，难以进展定量；试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有较大差别，试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有较大差别，三者之间会发生热交换，降低了对热

21、效应丈量的灵敏度和三者之间会发生热交换，降低了对热效应丈量的灵敏度和准确度。准确度。三、差示扫描量热法三、差示扫描量热法差示扫描量热分析差示扫描量热分析Differential Scanning Calorimeter，DSC 是在程序控制温度下丈量输入到试样和参比物的热流量差是在程序控制温度下丈量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度或时间关系的一种技术或功率差与温度或时间关系的一种技术 1、差示扫描量热分析原理、差示扫描量热分析原理1功率补偿型差示扫描量热法功率补偿型差示扫描量热法 在样品和参比物一直坚持一样温度的条件下，测定为满足此条件样在样品和参比物一直坚持一样温度的条件下，测定为

22、满足此条件样品和参比物两端所需的能量差，并直接作为信号品和参比物两端所需的能量差，并直接作为信号Q热量差输热量差输出。出。2热流型差示扫描量热法热流型差示扫描量热法在给予样品和参比物一样的功率下，测定样品和参比物两端在给予样品和参比物一样的功率下，测定样品和参比物两端的温差的温差T，然后根据热流方程，将，然后根据热流方程，将T温差换算成温差换算成Q热量差作为信号的输出。热量差作为信号的输出。纵坐标纵坐标:试样与参比物的功率差试样与参比物的功率差dH/dt，也称热流率，单位为毫瓦，也称热流率，单位为毫瓦mW横坐标横坐标:温度温度T或时间或时间t普通的吸热普通的吸热(endothermic)效运用

23、凸起的峰值来表征效运用凸起的峰值来表征 (热焓添加热焓添加)，放热，放热(exothermic)效运用反向的峰值表征效运用反向的峰值表征(热焓减少热焓减少)。2、DSC曲线曲线玻璃化转变玻璃化转变结晶结晶放热行为放热行为固化固化,氧化氧化,反响反响,交联交联熔融熔融固固固固一级转变一级转变分解气化分解气化吸热吸热放热放热dH/dt(mW)Tg Tc Tm Td玻璃化转变温度确实定玻璃化转变温度确实定dQ/dt温度温度Tg 1/2 dQ/dt温度温度Tg峰面积确实定峰面积确实定3、DSC法的运用法的运用 1纯度测定纯度测定 利用利用Vant Hoff方程进展纯度测定方程进展纯度测定TS： 样品瞬

24、时的温度样品瞬时的温度KT0： 纯样品的熔点纯样品的熔点KR： 气体常数气体常数Hf：样品熔融热：样品熔融热x： 杂质摩尔分数杂质摩尔分数F： 总样品在总样品在TS熔化的分数熔化的分数 1/F：曲线到达：曲线到达TS的部分面的部分面积积 除以总面积的倒数除以总面积的倒数 FHxRTTTfS12002比热测定比热测定 dH/dt为热流速率为热流速率Js-1；m为样质量量为样质量量g；CP为比热为比热Jg-1-1；dT/dt为程序升温速率为程序升温速率s-1 利用蓝宝石作为规范样品测定。经过对比样品和蓝宝石的利用蓝宝石作为规范样品测定。经过对比样品和蓝宝石的热流速率求得样品的比热。热流速率求得样品

25、的比热。dtdTmCdtdHp/)/(yymmCdtdHdtdHmCmCBPBBPBBP轮胎橡胶轮胎橡胶Tg的重要性：的重要性：Tg值高值高(约约-40C)，抓着性差，滚动阻力小，耐磨性好，抓着性差，滚动阻力小，耐磨性好，耐低温性差耐低温性差 Tg低低(约约-90C)，滚动阻力大，耐磨性差，耐低温性好，滚动阻力大，耐磨性差，耐低温性好，抓着性好抓着性好因此轮胎橡胶都是不同胶的共混物因此轮胎橡胶都是不同胶的共混物3Tg的测定与运用的测定与运用Tg effects of SSBR/BR (75/25) blends二者不相容，两个二者不相容，两个Tg低低vinyl (8.5 %wt) 与高与高vi

26、nyl (40.5 %wt) SSBR 完全相容完全相容4 混合物和共聚物的成分检测混合物和共聚物的成分检测聚丙烯、聚乙烯及其共混物的聚丙烯、聚乙烯及其共混物的DSC曲线曲线聚丙烯聚丙烯/聚乙烯共聚物的聚乙烯共聚物的DSC曲线曲线HDPE与与LDPE混合物的测定混合物的测定样品中含有不同比例的高样品中含有不同比例的高密度聚乙烯和低密度聚乙密度聚乙烯和低密度聚乙烯，根据各样品烯，根据各样品DSC扫描扫描曲线中熔融吸热峰的位置曲线中熔融吸热峰的位置和面积比，可确定各样品和面积比，可确定各样品中混合物的比例。中混合物的比例。HD 1.53mgLD 0.78mgHD 1.50mgLD 1.50mgHD

27、 1.47mgLD 1.30mgHD 0.65mgLD 1.48mg111.0C 132.4C5 熔融与结晶熔融与结晶表征熔融的三个参数：表征熔融的三个参数：Tm: 吸热峰峰值吸热峰峰值Hf：吸热峰面积：吸热峰面积Te：熔融完全温度：熔融完全温度表征结晶的两个参数：表征结晶的两个参数：Tc：放热峰峰值：放热峰峰值Hc：放热峰面积：放热峰面积exo1.00.20.0100 150 200 250 300 350Temperature CTmHfTeTcHc结晶速率及其动力学分析结晶速率及其动力学分析聚合物熔体等温结晶放热的聚合物熔体等温结晶放热的DSC曲曲线和结晶分数与时间关系

28、如下图。线和结晶分数与时间关系如下图。某一时间某一时间t 的结晶分数是由的结晶分数是由DSC曲曲线的部分面积线的部分面积St 除以总面积除以总面积So而而得。结晶分数得。结晶分数时间曲线普通呈时间曲线普通呈S形曲线可用经典的形曲线可用经典的Avrami方程描方程描画。画。ti t t1/2 tft放热放热 dQ/dt (t)10ab(a)等温结晶等温结晶DSC曲线曲线 (b)结晶分数与时间关系结晶分数与时间关系)(exp)(1ntTktAvrami方程：方程： (t)：t时辰结晶分数时辰结晶分数)(exp)(1ntTktk(T)与温度有关的结晶速率常数；与温度有关的结晶速率常数；n Avram

29、i指数，与成核机制和结晶形状有关指数，与成核机制和结晶形状有关Isothermal conversion of PTT fractional crystallinity as a function of time6 化学反响的研讨化学反响的研讨 甲基顺丁烯酰亚胺甲基顺丁烯酰亚胺(n=6)聚合聚合DSC升温曲线升温曲线总面积总面积A:总放热总放热a: 时辰时辰t放热之和放热之和 ,已已反响分数反响分数A-a: 时辰时辰t未反响分数未反响分数dQ/dt:反响速率反响速率放热放热dQ/dt 吸热吸热340 T 440aA-a熔融吸热熔融吸热 (72C)6 化学反响的研讨化学反响的研讨可由可由1条升温

30、条升温DSC曲线求得在不同温度处的曲线求得在不同温度处的k 值，于是由值，于是由Arrhenius图图(lgk 1/T )的斜率可求得聚合反响活化能。的斜率可求得聚合反响活化能。如假定该反响为如假定该反响为1级反响，便可直接写出速率方程：级反响，便可直接写出速率方程：dQ/dt = k(A-a)k = (dQ/dt)/(A-a)P(S-PFS): 苯乙烯苯乙烯-对氟苯乙对氟苯乙烯的共聚物烯的共聚物PPO: 聚苯醚聚苯醚PFS的摩尔含量为的摩尔含量为8-56%时，时，体系相容。高于体系相容。高于56%后，发后，发生相分别。生相分别。P(S-PFS)和和PPO混合物的混合物的DSC曲线曲线PFS摩

31、尔含量8%16%25%36%46%49%56%67%78%热流量107 227T(C)7 相容性研讨相容性研讨8 资料相态构造的变化资料相态构造的变化凝胶资料的凝胶资料的DTA与与TG曲线曲线4、DSC分析仪器引见分析仪器引见 NETZSCH STA449c低温炉低温炉NETZSCH STA449c程度式程度式DSCTA美国热美国热分析仪分析仪器公司器公司DSC自动进样器自动进样器5个参比位，个参比位，50个个样档次样档次压力压力DSC-130725oC, 1Pa7MPa热重分析热重分析 Thermogravimetric Analysis, TGA 是在程序控温下，丈量物质的质量与温度或时间

32、的是在程序控温下，丈量物质的质量与温度或时间的关系的方法，通常是丈量试样的质量变化与温度的关关系的方法，通常是丈量试样的质量变化与温度的关系。系。四、热重分析四、热重分析 静态法静态法 等压质量变化测定：在程序控制温度等压质量变化测定：在程序控制温度下，丈量物质在恒定挥发物分压下平衡质量下，丈量物质在恒定挥发物分压下平衡质量与温度关系的一种方法。与温度关系的一种方法。 等温质量变化测定：在恒温条件下丈等温质量变化测定：在恒温条件下丈量物质质量与温度关系的一种方法。量物质质量与温度关系的一种方法。 动态法动态法 热重分析：在程序升温下，测定物质热重分析：在程序升温下，测定物质质量变化与温度质量变

33、化与温度 的关系。的关系。 微商热重分析微商热重分析Derivative Thermogravimetry，DTG。 1、热重分析仪构造、热重分析仪构造下皿式、程度式、上皿式热重分析仪构造表示图下皿式、程度式、上皿式热重分析仪构造表示图1.坩埚坩埚2.炉子炉子3.维护管维护管4.天平天平2、热重曲线、热重曲线TG曲线曲线 记录质量变化对温度的关系曲线记录质量变化对温度的关系曲线 纵坐标是质量，横坐标为温度或时间纵坐标是质量，横坐标为温度或时间TG曲线关键温度的表示法曲线关键温度的表示法 起始分解温度起始分解温度A 外推起始失重温度外推起始失重温度B 外推终止温度外推终止温度C 终止温度终止温度

34、D ISO法法B ASTM法法BACD/失重 TC52050BBB100TG曲线关键温度的表示法曲线关键温度的表示法A：起始分解温度，是：起始分解温度，是TG曲线开场偏离基线点的温度曲线开场偏离基线点的温度B：外延起始温度，是：外延起始温度，是TG 曲线拐点曲线拐点(最大失重速率最大失重速率)处的切线与处的切线与 基线延伸线的交点所对应的温度基线延伸线的交点所对应的温度 C：点叫外延终止温度，是：点叫外延终止温度，是TG 曲线拐点曲线拐点(最大失重速率最大失重速率)处的切线处的切线 与最大失重线的交点所对应的温度与最大失重线的交点所对应的温度 D：终止温度，是：终止温度，是TG曲线到达最大失重

35、时的温度曲线到达最大失重时的温度E、F、G：分别为失重率为：分别为失重率为5、10、50时的温度时的温度G：半寿温度：半寿温度u A点至点至B点温度失重率为：点温度失重率为：u 99.5-50/10049.5%u C点至点至D点温度失重率为：点温度失重率为：u 50-24.5/100=25.5%TG曲线曲线TG失分量表示方法失分量表示方法TG失分量表示方法失分量表示方法微商热重曲线微商热重曲线DTG曲线曲线 表示分量随时间的变化率表示分量随时间的变化率(dW/dt) 纵坐标是失重速率纵坐标是失重速率 横坐标为温度或时间横坐标为温度或时间 钙、锶、钡水合草酸盐的钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与曲

36、线与DTG曲线曲线3、影响、影响TG曲线的要素曲线的要素 仪器要素仪器要素浮力、试样盘、挥发物的冷凝等；浮力、试样盘、挥发物的冷凝等； 实验条件实验条件升温速率、气氛等；升温速率、气氛等； 试样的影响试样的影响试样质量、粒度等。试样质量、粒度等。1浮力及对流的影响浮力及对流的影响 浮力影响：浮力影响：573K时浮力约为常温的时浮力约为常温的1/2， 1173K时为时为1/4左右。左右。 热天平内外温差呵斥的对流会影响称量的准热天平内外温差呵斥的对流会影响称量的准确度。确度。 浮力和对流引起热重曲线的基线漂移浮力和对流引起热重曲线的基线漂移 (2)试样盘的影响试样盘的影响 试样盘的影响包括盘的大

37、小外形和资料的性质等。试样盘的影响包括盘的大小外形和资料的性质等。p 盘的大小外形主要影响热传导和热分散。盘的大小外形主要影响热传导和热分散。p试样盘应是惰性资料制造的，常用的资料有铂、铝、石试样盘应是惰性资料制造的，常用的资料有铂、铝、石英和陶瓷等。英和陶瓷等。 (3) 挥发物冷凝的影响挥发物冷凝的影响 试样受热分解或升华，逸出的挥发物往往在热重分析仪的低温区冷凝，这不仅污染仪器，而且使实验结果产生严重的偏向。尤其是挥发物在支撑杆上的冷凝，会使测定结果毫无意义。(4)温度丈量上的误差温度丈量上的误差 由于热电偶不与试样接触，试样真实温度与丈量温度由于热电偶不与试样接触，试样真实温度与丈量温度

38、之间是有差别的，另外，由升温暖反响所产生的热效之间是有差别的，另外，由升温暖反响所产生的热效应往往使试样周围的温度分布紊乱，而引起较大的温应往往使试样周围的温度分布紊乱，而引起较大的温度丈量误差度丈量误差(5)升温速率的影响升温速率的影响 升温速率越大，所产生的热滞后景象越严重，往往导升温速率越大，所产生的热滞后景象越严重，往往导致热重曲线上的起始温度致热重曲线上的起始温度Ti和终止温度和终止温度Tf偏高。在热偏高。在热重曲线中，中间产物的检测是与升温速率亲密相关的，重曲线中，中间产物的检测是与升温速率亲密相关的，升温速率快往往不利于中间产物的检出。升温速率快往往不利于中间产物的检出。不同升温

39、速率对不同升温速率对PS热重曲线的影响热重曲线的影响(6)气氛的影响气氛的影响 热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进展测定。为热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进展测定。为了获得反复性好的实验结果，普通在严厉控制的条件了获得反复性好的实验结果，普通在严厉控制的条件下采用动态气氛。气氛对下采用动态气氛。气氛对TG曲线的影响与反响类型、曲线的影响与反响类型、分解产物的性质和所通气体的类型有关。分解产物的性质和所通气体的类型有关。聚丙烯在空气中和氮气中的聚丙烯在空气中和氮气中的TG曲线曲线RO2RHROOHRRRH2OROOHOH2ROOHRHROHOHRHHOHROOROOROORORORO7试样

40、要素试样要素 试样用量、粒度、试样用量、粒度、热性质及装填方式等。热性质及装填方式等。 用量大，因吸、用量大，因吸、放热引起的温度偏向放热引起的温度偏向大，且不利于热分散大，且不利于热分散和热传送。和热传送。 粒度细，反响速粒度细，反响速率快，反响起始和终率快，反响起始和终止温度降低，反响区止温度降低，反响区间变窄。粒度粗那么间变窄。粒度粗那么反响较慢，反响滞后。反响较慢，反响滞后。 装填严密，试样装填严密，试样颗粒间接触好，利于颗粒间接触好，利于热传导，但不利于气热传导，但不利于气体分散。体分散。p无机物及有机物的脱水和无机物及有机物的脱水和吸湿；吸湿；p无机物及有机物的聚合与无机物及有机物

41、的聚合与分解；分解；p矿物的熄灭和冶炼；矿物的熄灭和冶炼；p金属及其氧化物的氧化与金属及其氧化物的氧化与复原；复原；p物质组成与化合物组分的物质组成与化合物组分的测定；测定；p煤、石油、木材的热释；煤、石油、木材的热释；p物料的枯燥及残渣分析；物料的枯燥及残渣分析；p升华过程；升华过程；p液体的蒸馏和汽化；液体的蒸馏和汽化；p吸附和解吸；吸附和解吸；p催化活性研讨；催化活性研讨；p固态反响；固态反响；p金属的腐蚀；金属的腐蚀；p反响动力学研讨，反响机反响动力学研讨，反响机理研讨；理研讨；p新化合物的发现。新化合物的发现。 4、热重分析的运用、热重分析的运用 1资料成分测定资料成分测定添加填料的添加填料的聚苯醚热重曲线聚苯醚热重曲线聚苯醚聚苯醚65.31、含碳量、含碳量29.50、残渣含量为、残渣含量为5.44N2气氛气氛空气气氛空气气氛玻璃钢的玻璃钢的TG曲线曲线2资料中挥发性物质的测定资料中挥发性物质的测定增塑增塑PVC的组分分析的组分分析N2气气氛氛O2气气氛氛聚丁酸乙烯酯聚丁酸乙烯酯(PVB)树脂中增塑剂的含量树脂中增塑剂的含量1正已烷萃取了增塑剂的正已烷萃取了增塑剂的PVB；2P