热分析-TG-DSC.ppt

热分析第一节绪论
第二节热重法
第三节差示扫描量热法
第四节热分析联用技术
第五节热机械分析
第六节动态热机械分析
第一节绪论1.1.1热分析的定义1.1.2热分析的分类温度光学量1.1.3热分析的起源1915年日本东北大学本多光太郎，在分析天平的基础上研制了“热天平”，即热重法（TG），用于测定物质的质量变化。
1925年，日本电气工程师Kujirai和Akahira首次用热重分析数据进行动力学方面研究，并且是为预测电绝缘性材料的使用寿命而进行的热变质的动力学分析。
后来法国人也研制了热天平技术。
在第二次世界大战前，第三种热分析方法热膨胀仪出现了。

1964年美国瓦特逊（Watson）和奥尼尔（O’Neill）在DTA技术的基础上发明了差示扫描量热法（DSC），美国P－E公司最先生产了差示扫描量热仪，为热分析热量的定量作出了贡献。
1965年英国麦肯才（Mackinzie）和瑞德弗(Redfern)等人发起，在苏格兰亚伯丁召开了第一次国际热分析大会，并成立了国际热分析协会。
1977年在日本京都召开的国际热分析协会(ICTA,InternationalConferenceonThermalAnalysis)第七次会议所下的定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。
1.1.4热分析的发展趋势第二节热重法（TG）1.2.1热重法和微商热重法过程尼龙66的TG和DTG曲线乙丙橡胶的TG和DTG曲线

●与DTG曲线的峰顶对应的温度即为最大失重速率温度；
●DGT曲线上的峰数目和TG曲线台阶数相等；
●DTG曲线上的峰面积与样品失重量成正比→从DTG的峰面积可以算出样品的失重量AB段：热重基线
B点：Ti起始温度
C点：Tf终止温度
D点：Te外推起始温度，外推基线与TG线最大斜率切线交点。热天平可采用不同居里温度(Curietemperature)强磁体来标定。标定时在热天平外加一磁场，坩埚中放入标
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转变的温度，在居里点产生表观失重。1.2.3影响热重曲线的因素表观增重与温度的关系
（样品皿的重量为200mg)②试样皿的影响
理想的皿：皿材料是惰性的，不失重，不是试样的催化剂。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。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加氢或脱氢活性。
试样摊成薄层，有利热传导、扩散和挥发。
③挥发物冷凝的影响
影响的原因：试样分解、升华、逸出的挥发性物质在仪器的温度较低位置处冷凝，特别挥发物冷凝在称重的体系中（如悬丝），这部分残留的冷凝物的质量的变化将叠加到待测试样中。
实验技巧：减少试样用量
选择适当的冲洗气流量
（2）操作条件的影响
①升温速率的影响
规律：升温速率越大，影响越大
表现：1.升温速率提高，使分解的起始温度和终止温度都相应提高，但失重量不受升温速率的影响。
2.升温速率不同，热重曲线形状改变，升温速率提高，分辨率下降，不利于中间产物的检出。
不同升温速率对聚苯乙烯的TG曲线影响
②气氛的影响

各种气氛下CaCO3的TG曲线（3）样品方面的影响因素
①试样用量的影响

样品量对CuSO4·5H2OTG曲线的影响
升温速率为13℃/min，静态空气中
②样品粒度、装填和形状的影响

不同粒度含水草酸铜失水的TG曲线
1-粉末；2-单晶1.2.4热重法在材料研究中的应用

几种高分子材料的TG曲线热稳定性比较示意图

高分子材料受热破坏时：
直接分解成单体
先从侧链脱掉低分子，然后主链破坏，炭化
分解破坏为分子碎片
质量下降
PMMA、PTFE—几乎全部分解为单体，解聚；
LDPE—分解为含5-7个碳原子的片段，无规裂解。
（2）研究高分子材料的共聚物和共混物

共混物的TG曲线
共混物的TG曲线中，各组分的失重温度没有太大变化，各组
分失重量是各组分纯物质的失重乘以百分含量叠加的结果。
（3）聚合物的定性和定量鉴定

聚四氟乙烯的TG曲线样品10mg，5℃/min
丁苯橡胶，10K/min聚苯醚在N2中，在455.7~522.7C分解为短链碳化物，失重65.3%。气氛转换为空气，使短链碳化物氧化为CO2，失重29.5%。剩余物5.4%为惰性无机填料和灰分玻璃纤维增强尼龙中含水量的测量乙丙橡胶中炭黑和油的含量聚合物中常用的添加增塑剂，其用量和品种不同，对材料作用效果不同。发泡剂的性能和用量直接影响泡沫材料的性能和制造工艺条件。无机阻燃剂

酚醛树脂等温固化的TG曲线
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