DTA、DSC、TG、DTG测试方法及表征.ppt

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1、1.4.DTA、DSC在研究高聚物中的应用DTA，DSC在高聚物的研究中的应用十分广泛，可以获得聚合物体系的各种转变温度。以及热转变的各种参数，下面分成几个方面来介绍。DSC和DTA在功能上基本相同，在研究聚合物热，反应热及固化反应和高分子反应等方面这两种方法是十分有效的。除此而外，以上的研究中，DSC与DTA应用更占优势。DTA和DSC的主要区别：针对聚合物：DTA：定性测定Tg，Tm等，测定热稳定性，耐热性，检测氧化反应，聚合反应等其它。DSC：定量测定：热化学测量△Hm，△He，比热，动力学，分解，结晶△H聚合反应，DTADSC一般高温

2、炉可达到1500℃以上，对超高温DTA，最高T可达到2400℃，因此对高温矿物，冶金等领域应用可采用DTA。而对温度要求不高，而灵敏度要求较高的有机物，高分子及生物化学领域，DSC则是一种很有用的技术，正因为如此，DSC发展非常迅速。主要优点：热量定量方便、分辨率高，灵敏度好。缺点：使用温度低（以温度补偿型DSC为例）最高温度只能达725℃（1）测定聚合物的玻璃化转变例1．用DTA测定聚苯乙烯的玻璃化转变。由于聚苯乙烯的玻璃态和高弹态的比热不同，所以在差热曲线上有一个转折，Tg=82℃（2）高聚物在空气和惰性气体中的受热情况例1，商品尼龙-6

3、在氦气和空气中的DTA曲线。由于在空气中氧化约在180℃基线急剧偏向放热方面，并与熔融吸热峰相重合，而在氦气中因有惰性气体的保护，只呈熔融吸热峰。其它聚合物也有其它的现象。1为在氦气中，2为在空气中例2，低压聚乙烯的DTA曲线，在空气中的差热曲线上于熔融和分解两吸收峰之间出现两个小氧化峰（见图）。可见在较高温度下氧化作用是显著的。对于高聚物氧化类化学反应，由于反应热比熔融热大，故须在惰性气体中实验。1为在空气中，2为在氦气中（3）研究高聚物中单体含量对Tg的影响聚甲基丙烯酸甲酯的差热曲线，可以明显看出，PMMA的MMA含量不同则曲线形状不同，

4、玻璃化温度随MMA含量的增加而降低（4）共聚物结构的研究用分析手段测定共聚物的热转变，可借以阐明无规，嵌段共聚物的形态结构。在差热曲线出现两个峰，表明是嵌段乙丙共聚物，一个峰表示聚乙烯的熔点，另一个峰表示聚丙烯的熔点。只有一个峰的是无规共聚物。（a）嵌段共聚物（49%丙烯）；A乙烯B丙烯（b）无规共聚物（15%丙烯）（5）研究纤维的拉伸取向用DTA研究未拉伸的和经过拉伸的尼龙6、尼龙66、尼龙610和涤纶等纤维时发现未拉伸的纤维只有一个熔融吸热峰，而经过拉伸的纤维有两个吸热峰，其中第一个峰是拉伸过的纤维取向吸热峰。（6）用DSC直接计算热量和

5、测定结晶度DSC谱图具有热力学函数意义，因为(dH/dt)/(dT/dt)=dH/dT=Cp(比热容)dH/dt为DSC谱的纵坐标，dT/dt为升、降温速率（在DSC实验中一般为定值），故纵坐标的高低表明了此时样品比热的相对大小。用DSC法求得的熔融热可计算结晶性高聚物的结晶度。X=ΔHf/ΔH∞熔融热ΔHf，与完全结晶熔融热ΔH∞第二章热重法和微商热重法2.1TG,DTG的起源与发展2.2测试原理和仪器组成2.3影响热重曲线的因素2.4TG,DTG在高分子科学与工程中应用2.1TG,DTG的起源与发展热重法，它的渊源比差热分析还要早。十八世

6、纪,1782年英国JWedgood首次记录瓷土的热彭胀曲线和瓷土的温度-重量变化曲线，开创了热重法。“热天平”这个词是日本东北大学教授本多光太郎（KHonda）于1915年首次提出来的。1953年WLDeKeyser发明了微商热重法我国第一台商品热天平是在60年代初由北京光学仪器厂研制生产的2.1.1热重法的定义热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的函数关系的一种技术W=f（T或t）式中：W为物质质量，T为温度，t为时间热重曲线或TG曲线TG曲线纵坐标表示重量（mg），向下表示重量减少，向上表示重量增加；横坐标表示温度T（℃或

7、K）或时间t，从左往右表示T或t增加2.1.2微商热重法的定义微商热重法是将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶微商的方法记录的曲线为微商热重曲线简称DTG曲线，纵坐标为质量变化速率，dm/dt或dm/dT；横坐标为时间或温度纵坐标也可是失重百分刻度，把失重百分率直接表示为温度或时间的函数。2.2测试原理和仪器结构组成2.2.3失重率的计算根据原始试样用量及各温度区间的失重量，可以分别计算各温度区间的失重百分率。失重率计算式如下：失重前的重量与失重后的重量之差除以样品重量失重率=（W0－W1）/W0×100%2.3影响热重曲线的因素温度的动态

8、特性和天平的平衡特性，使影响热重曲线（TG曲线）的因素更加复杂影响因素可分为三个方面：仪器方面的影响操作条件方面的影响样品方面的影响2.3.1仪器方面的影响因素包括