第7章热分析法

第七章热分析方法热分析学习要点1.了解热分析、DSC等概念2.熟知TG与DTG、DSC与DTA的原理及区别2.1熟知它们的谱图所提供的信息、坐标各代表的意义3.理解并运用—3.1TG的定性分析—聚合物的耐热性比较3.2TG分析聚合物基复合材料的成分含量3.2DTA及DSC鉴别共混物的相容性3.3DSC测定结晶聚合物的结晶度第一节热分析方法的概述是测量物质的物理或化学参数对温度的依赖关系的一种分析技术。热分析方法的定义与分类热分析组织：国际热分析协会（InternationalConfederationforThermalAnalysis）ICTA热分析（thermalanalysis）：在程序控制温度条件下，测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。物质的物理性质的变化，即状态的变化，总是用温度T这个状态函数来量度的。数学表达式为F=f（T）其中F是一个物理量，T是物质的温度。物理性质，包括质量（m）、温度（T）、热焓变化（△H）、尺寸、机械特性、声学特性、光学特性、电学特性以及磁学特性等。所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。在热分析中，程序控制温度包括线性升温或线性降温、恒温、循环或非线性升温和非线性降温，近年在差示扫描量热法中，还发展了调制程序控制温度程序技术，丰富了热分析内容。热分析定义中的物质，是指被分析的试样以及在分析过程中试样的反应产物，包括中间产物。取T=（）其中是时间，则F=f（T）或f（）主要热分析方法分类TMA谱图PE公司的DMA分析仪DMA谱图热分析方法的发展TG-DSC联用TG-IR联用TG-IR谱图第二节热重法、微商热重法及其应用热重法又称热失重法（thermograimetry，TG）：在程序控温下，测量物质的质量与温度(或时间)关系的一种法。其数学表达式为：ΔW=f（T）或（τ）ΔW为重量变化，T是绝对温度，τ是时间。热重法试验得到的曲线称为热重曲线。TG曲线以质量（或百分率%）为纵坐标，从上到下表示减少，以温度或时间作横坐标，从左自右增加，试验所得的TG曲线，对温度或时间的微分可得到一阶微商曲线DTG和二阶微商曲线DDTG

TG曲线一.TG及DTG的测试原理TG：也有文献缩写为TGA热重分析仪(ThermogravimetryAnalyzer)

广泛用于各类材料的研究开发，工艺优化与质量控制。稳定性；吸附与解吸；成分分析；水分与挥发物；分解过程；氧化与还原；添加剂与填充剂影响；分解动力学研究。

TGA坩埚耐弛公司产品热重分析仪-TA公司TGA坩埚热失重曲线2.TG及DTG在高分子材料研究中的应用(一)高分子材料热稳定性的评价简单的相同条件比较法关键温度表示法ipdt法最大失重速度法ISO法和ASTM法简单的相同条件比较法不同缩醛结构的PVB的TGA曲线关键温度表示法最大失重速度法(二)高分子材料中添加剂的分析TGAofPP/CaCO3复合材料(三)高分子材料的共聚物和共混物的分析TG的其它应用(四)高分子材料中挥发物的分析(五)高分子材料中水分(含湿量)的测定(六)高分子材料氧化诱导期的测定(七)高分子材料固化过程分析(八)高分子材料热分解动力学研究(七)高分子材料固化过程分析热分解动力学研究方法1、差示法2、多种加热速率法多种加热速率法第三节热差分析法及差示扫描量热法及其应用一、热差分析法(DTA)二、差示扫描量热法(DSC)DTA与DSC比较DTA：ΔT~TDSC：ΔE~TDSC性能优于DTADSC测定热量比DTA准确DSC分比率、重复性优于DTADSC灵敏度、精确度更高DSC样品量更少DSC在高分子领域应用更广差示扫描量热仪DifferentialScanningCalorimeter美国TA公司德国耐驰公司美国PerkinElmer

DTA和DSC应用中必须注意的问题1.谱图反映的物理、化学变化(结晶、熔融、氧化、分解)2.样品量:过多则会影响热效应温度的准确测量，妨碍两相邻热效应峰的分离等。3.升温速率：影响峰形与峰位，升温速度过快使热转变温度往高温方向偏移4.气氛5.热历史（加工温度、热处理时间与速度、放置的温度与时间三、DTA及DSC在高分子材料分析中的应用1.聚合物玻璃化转变温度Tg的测定2.聚合物结晶熔点Tm及结晶度的测定3.聚合物氧化和热裂解的研究4.比热容的测定5.纯度的测定6.高分子材料加工工艺温度的预测图片引自：MaterialsResearchBulletin2006,41:298-306聚合物的氧化一般是放热反应热塑性材料的注射成型温度的确定Tg：玻璃化转变