第三章 3热分析

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1、第三章其它现代仪器分析方法目录X-射线衍射分析电镜分析技术热分析技术CompanyLogo热分析技术简介热重测量法TG差热分析法DTA差示扫描量热法DSCCompanyLogo简介国际热分析协会(InternationalConfederationforThermalAnalysis---ICTA)曾于1977年对热分析技术下了如下定义：热分析是在程序温度控制下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。热分析法的核心就是研究物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度以及所涉及的能量和质量变化。CompanyLogo热物理性质变化1.运输性质变化2.热力学性质（比热等）变

2、化3.溶解（固相转变为液相）4.凝固（液相转变为固相）5.升华（固态直接转变为气态）6.凝华（气态直接转变为固态）7.相变8.热释电效应9.热分解和热裂解10.热稳定CompanyLogo热分析技术分类物理性质技术名称简称物理性质技术名称简称质量热重法TG机械特性机械热分析TMA导热系数法DTG动态热逸出气检测法EGD机械热逸出气分析法EGA声学特性热发声法热传声法温度差热分析DTA光学特性热光学法焓差示扫描量热法*DSC电学特性热电学法尺度热膨胀法TD磁学特性热磁学法CompanyLogo热分析技术分类热分析技术有9类17种，常用的有：1）热重测量法：在程序控制温度下，测量

3、物质质量随温度变化的一种技术。2）差热分析：在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术。3）热膨胀法：在程序控制温度下，测量物质在可忽略的负荷下的尺寸随温度变化的一种技术。4）差示扫描量热法：在程序控温下，测量加入物质在与参比物之间的能量差随温度变化的一种技术。CompanyLogo热分析技术应用范围①测量物质加热（冷却）过程中的物理性质参数，如质量、反应热、比热等；②由这些物理性质参数的变化，研究物质的成分、状态、结构和其它各种物理化学性质，评定材料的耐热性能，探索材料热稳定性与结构的关系，研究新材料、新工艺等。CompanyLogo热分析技术特点①

4、应用的广泛性；②动态条件下快速研究物质热特性的有效性；③技术方法的多样性。CompanyLogo热重测量法（Thermogravimetry,TG）CompanyLogo热重分析的基本原理热重法（TG）是在温度程序控制下，测量物质质量与温度之间的关系的技术。这里值得一提的是，定义为质量的变化而不是重量变化。是基于在磁场作用下，强磁性材料当达到居里点时，虽然无质量变化，却有表观失重。而热重法则指观测试样在受热过程中实质上的质量变化。CompanyLogo热分析仪的结构CompanyLogoTG曲线曲线的纵坐标m为质量，横坐标T为温度。m以mg或剩余百分数%表示。温度单位用热力

5、学温度（K）或摄氏温度（℃）。Ti表示起始温度，即累积质量变化到达热天平可以检测时的温度。Tf表示终止温度，即累积质量变化到达最大值时的温度。Tf-Ti表示反应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。曲线中ab和cd，即质量保持基本不变的部分叫作平台，bc部分可称为台阶。CompanyLogo举例CuSO4·5H2O的TG曲线可以看出，有三个平台，CuSO4·5H2O分三步脱水。CompanyLogoDTG曲线微商热重法（derivativethermogravimetry,DTG）是热重曲线对时间或温度一阶微商的方法，记录为微商热重曲线。纵轴为质量变化速率，向下表示减小，所以

6、峰应向下。纵轴单位为：mg/min,或mg/℃或%/min或%/min。DTG曲线上的峰代替TG曲线上的阶梯，峰面积正比于试样质量。DTG曲线比TG曲线优越性大，它提高了TG曲线的分辨力。CompanyLogo影响TG曲线的主要因素任何一种分析测量技术都必须考虑到测定结果的准确可靠性和重复性。为了要得到准确性和复现性好的热重测定曲线，就必须对能影响其测定结果的各种因素仔细分析。影响热重法测定结果的因素，大致有下列几个方面：仪器因素:温度的测量与标定；浮力和对流；实验条件和参数的选择；试样的影响因素。CompanyLogo影响TG曲线的主要因素1.升温速率（越高越向高温推移）2

7、.试样周围气氛（惰性气氛，还原、氧化气氛等，气体流速）3.坩埚和支架的影响（形状、尺寸、多孔性）4．试样因素 （用量过大，清晰度差并移向较高温度；粒度小可降低反应起始温度）5．走纸速度（过快使得特征温度不明确）CompanyLogo热重法研究含氟聚酰胺酸的亚胺化反应动力学参考文献：高爱娟,高分子材料科学与工程，24（11）2008。在氮气气氛下取适量的含氟聚酰胺酸薄膜放置于TG测试坩埚内,分别以5℃/min、7℃/min、10℃/min、12℃/min、20℃/min升温速率对试样进行扫描,得到TG曲线