热分析技术及应用-浙江大学化学系

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1、热分析技术及应用陈林深：chenls@zju.edu.cn13116742017实验室：西溪校区西六-512第1章概述1.1热分析的定义质量、温度、能量、尺寸、物理性质：力学、声、光、热、电等温度（变化速率）、时间、频率、温度等：力（施力方式及大小）、光照波长及强度、气氛等根据物理性质的不同，可使用相应的热分析技术热分析存在的客观物质基础在目前热分析仪可以达到的温度范围内，从－190℃到1500℃（普通的DSC、TG、DTA仪器可以达到）（或2800℃--例如法国赛塔拉姆公司的超高温同步热分析仪器SetsysEvolution，温度可以达到2400℃；激光导热分析领域，

2、德国NETZSCH公司的LFA427可以达到2800℃。），任何一种物质的所有物理、化学性质不会完全相同。1.2热分析的分类根据物理性质的不同，可使用相应的热分析技术。nGB/T6425-2008热分析术语1.3热分析方法的特点nA.应用的广泛性热分析广泛应用于无机、有机、高分子化合物、冶金与地质、电器及电子用品、生物及医学、石油化工、轻工等领域。这与应用化学、材料科学、生物及医学的迅速发展有密切的关系。B.在动态条件下快速研究物质热特性可在宽广的温度范围内对样品进行研究-269~2800℃可使用各种温度程序（不同的升降温速率）：0.01-2,400,000K/min瑞

3、士梅特勒-托利多得到的实验曲线为物理性质随时间或温FlashDSC1度连续变化的曲线区别于其他不连续升温下的非等温实验C：方法和技术的多样性应用最广泛的方法是热重（TG）和差热分析（DTA），其次是差示扫描量热法（DSC），这三者构成了热分析的三大支柱，占到热分析总应用的75％以上DMA+TMA约占20%D.对样品的物理状态无特殊要求从原料、中间产物到最终产物都可以直接取样实验。除了固态(包括胶态)以外，使用特制的试样盘也可以对液态试样进行实验而得到满意的结果除气态样品外均可用于热分析实验E.所需样品量可以很少（0.1g-10mg）这对极为贵重的或难以得到的试样来说是

4、一个可贵的优点（例如测试几万元一克抗癌药物的结晶水含量，普通方法需1克以上用量，TG测试只需9~10mg）例外：热膨胀及动态力学热分析实验样品一般需1g左右F.仪器灵敏度高质量变化的精确度达10-7g量热精度可达0.01mJ位移变化的分辨率可达1.25nm控温精度可达0.00001℃（常用仪器的控温精度一般为0.1℃）G.实验结果受实验条件的影响试样尺寸和质量、升降温速率、试样周围气氛的性质和组成、试样的热历史和在加工过程形成的内应力等应遵照有关标准的规定来选择热分析实验条件。对于尚未制定相应标准的方法，应充分考虑其原理和确立这些方法的基本假定，选择合理的实验条件。如根

5、据van’tHoff方程利用DSC在动态条件下测定物质纯度时，方程式的基本假定之一是体系接近平衡态，因此在接近熔点之前必须以慢速升温(如0.5℃/min)。又如，根据高聚物玻璃化转变前后的比热容之差，由DSC曲线向吸热方向的较小转折来确定起始温度时，则必须快速升温(如20℃/min)，以加速转变时的突变。在进行系列实验时，必须慎重选定并保持既定的实验条件，以使数据可对比和可重复。H.实验条件的选择十分灵活试样量升降温速率多种气氛的选用记录方式热机械分析时多种受力模式差热和差示扫描量热技术采用了与“参比物”相比较的“差值”分析方法，可以避免一些实验条件对实验结果的直接影响

6、。I.与其它技术的联用性热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况，解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试样作的热分析曲线尤其困难。目前，解释曲线最理想的办法就是把热分析与其它仪器串接或间歇联用，常用气相色谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X射线衍射仪等对逸出气体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线的分析，从而推断出反应机理。热分析技术在现代工业中的典型应用1.4热分析数据的报告格式一般要求报道热分析数据时，用语应符合规范。总的来说，应注明如下各项内容n试样、参比物、稀释剂的来源、名称、纯度、热历史、预处理n试样的形状(如粉末、薄膜等)n样品的质量或长度等信息n样品容

7、器的材料、形状和尺寸n热电偶的材料、形式和放置的位置n仪器生产公司、型号n升(降)温速率、测量的温度范围n气氛的组成及其流量n样品编号n实验时间n实验人热分析曲线的表达方式通常均以横轴表示温度或时间，向右表示增加；以纵轴表示各种热分析观测的物理量。（温度值取一位小数）DTA：纵轴为试样-参比物之间的温差，ICTAC规定DTA曲线放热峰向上，吸热向下，应在图中的适当位置(如左或右下部)注明灵敏度(单位：uV)。DSC：纵轴为热流速率dQ／dt，表示当保持试样和参比物的温度相等时输给两者的热流差。DSC曲线的吸热峰向上，而放热向下，这与DTA