热分析技术2.ppt

1、第5章热分析技术、热分析技术的定义热分析是在普兰控制温度测定物质的物理性质与温度变化的关系的技术。 (ICTA )普计程仪拉姆控制温度：指以一定的速度加热或蒸发制冷。 物理性质：包括物质的质量、温度、尺寸、声音、光、电及磁等性质。 在热分析的起源和发展，1780年，英吉利的Higgins使用天平研究了石灰胶粘剂和生石灰的热重量变化。 1899年，英国的Roberts-Austen首次使用了差示热电偶和参照物，大大提高了测量的灵敏度。 正式发明了差热分析(DTA )技术。 1915年，日本的本多光太郎在分析天平的基础上提出了“热天平”的概念，开发了最初的热天平。 1945年，第一个商品化的热分析

2、天平生产了。 3 .差示扫描热量分析、示差扫描量热法法(DSC ) :在普拉姆控制温度条件下测量输入样品和参照物的功率差和温度关系的热分析方法。 DSC有功率补偿型示差扫描量热法法和热流型示差扫描量热法法两种。 功率补偿型DSC (differentialscanningcalorimetry )在样品和参照品始终保持相同温度的条件下，测量满足该条件的样品和参照品两端所需的能量差，直接作为信号DQ (热量差)输出。 差分热通量(DSC )以与给出样本与参考比相同的功率，测量样本与参考产品两端的温度差DT/D U (电位差)，然后将DT/D U (温度差/电位差)设定为典型的DSC曲线、典型的D

3、SC曲线曲线相对于以热流率(dH/dt )为纵轴、以时间(t )或温度(t )为横轴、即以dH/dt-t (或t )为基线的位移表示样本的吸热或散热的速度(mJs-1 )，曲线的被峰值或谷包围的面积表示热的变化因此，示差扫描量热法法可以直接测定发生物理或化学变化时样品的热效应。 图7的典型的DSC曲线、热变化和曲线峰值面积的关系，考虑到样本发生热变化(吸热或散热)，该变化除了传递到温度传感器装置(热电偶、热敏星空卫视等)以实现样本(或参照物)的热补偿之外， 部分传递到温度传感器装置以外，因此样品的真正的热变化和曲线峰面积的关系在mH=KA式中，与m样品质量即每h单位质量的样品的焓变化a和h对应

4、的曲线的峰面积k校正因数称为设备常数。 此外，范围校正以铟为标准进行校正，将适当大小的长方形的面积，例如高度设为记录纸横全分割的3/10即三大格子，将长度设为一半的通纸距离，进而根据热量范围和纸速将长方形的面积变换为铟的h，k=hm 如果校正了范围比例，则k和铟的文献值校正运算的k必须相等。 如果范围尺度有误差，则k与用文献值校正的k不同，此时的实际范围尺度必须等于K/KR。 3、DSC曲线的数据处理方法，称量法：误差在2%以内。 数格法：误差2%4%。 使用累计器：误差4%。 计算机：误差为05%，4，DSC法的应用(1)纯度测定采用Vant Hoff方程进行了纯度测定。 TS是样品的瞬时温

5、度(k) T0是纯样品的熔点(k )； r是瓦斯气体常数Hf是样品的熔化热x是杂质的摩尔数； f是总样品TS溶解率1/F是曲线到达TS的部分面积除以总面积的倒数，(2)在比热测定式中，dH/dt是热流速度(Js-1 )； m是样品质量(g )； CP比热(Jg-1-1 )； dT/dt使用蓝宝石作为普计程仪柱升温速度(s-1 )的标准样品进行了测定。 通过比较样品和蓝宝石的热流速度求出了样品的比热。 (3)为反应动力学的研究动力学研究提供定量资料。、热重量分析、热重量分析(TG)Thermogravimetric Analysis是测定在普兰控制温度得到物质的质量与温度的关系的技术。 根据天平

6、与加热炉的位置关系，可分为上盘型悬挂型水平型、1、热重量分析校正热天平式记录天平、加热炉、柱控温度系统、自动记录校正。 记录质量变化相对于温度的关系曲线的纵坐标是质量，横轴是温度或时间。 微商热重量曲线：纵轴为dW/dt，横轴为温度或时间.热重量曲线(TG曲线)、a (固)、b (固)、a、b、c、d、tt无机物及有机物的聚合与分解矿物的燃烧与熔化期金属及其氧化物的氧化与还原物质组成与化合物成分的测定煤炭石油木材的热释放金属的腐蚀、材料的干燥与残渣分析热升华过程液体的蒸馏与气化吸收催化活性的研究固态反应爆炸材料的研究反应动力学研究，反应机理研究新化合物的发现。 聚合物的TG测定结果，聚氯乙烯(

7、PVC )、聚聚甲醛树脂(POM )、环氧树酯(EP )、聚丙乙烯(PS )、聚甲基乙烯(PP )、低密度聚乙烯管(LDPE )、聚四拉夫领三氟乙烯。 也就是说，根据一定的静态负荷，一边加热(或蒸发制冷)试料产生的膨胀、收缩或针入等变形及其变形量，一边进行检测的方法。 TMA装置的示意图，(a )膨胀，压缩，(b )针入，(c )伸长，(d )弯曲，TMA中的典型的测定方法，TMA的应用例，聚氯乙烯的玻璃化转变测定，针入探针的聚合物膜的测定，印刷电路板的膨胀热分析并用技术的应用综合热分析DTA-TG。 DTA-TMA、DTA-TGTMA联用和气体色谱法、质谱、红外光谱等联用新型热分析技术高压D

8、TA、DTA多项分析技术集中于一台仪器，易于使用，减少误差。 失去热效应的判断吸热效果，可能是脱水或分解过程。 散热效果增加，可能是氧化过程。 吸热、重量无变化，有体积变化可能是晶型转变。 散热收缩，有可能形成新的结晶相。 如果没有热效应，有体积收缩，可能会开始烧结。、材料检测方法的综合应用、综合使用检测分析方法、根据目的和实验要求选择检测方法，对各种检测方法有特点和限制，材料检测研究平台、结构、形态、热效应、成分、宏命令、红外/紫外光谱凝胶渗透谱吉卜赛人格拉夫综合热分析多通道热量修正、 原子力显微镜数字成像分析器低真空扫描电子显微镜环境扫描电子显微镜透射电子显微镜、流变仪冻融循环修正人工气候箱音响放射量测仪器红外线红外热像仪万能试验机、x射线荧光摄谱仪x射线光电子分光器等离子体发光光谱、材料测定方法的综合应用， 材料测定方法的综合应用重要性：材料性能与其结构及其随时间的变化有关，材料科学三要素关系示意图、韧性、PVC/EVAc格拉夫共多聚体、辊7