热分析技术(ThermalAnalysis)ppt课件.ppt

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1、热分析(ThermalAnalysis)概述示差扫描量热法(DSC)热重分析(TG)1第一章热分析技术的概述一、热分析的定义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。其数学表达式为：P=f(T)，式中P为物质的一种物理量，T是物质的温度。所谓程序控制温度就是把温度看作时间的函数：T=φ(t),其中t是时间，则P=f(Tort)。2上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、声、光、热、电等。根据物理性

2、质的不同，可使用相应的热分析技术，例如：31.可在宽广的温度范围内对样品进行研究；2.可使用各种温度程序（不同的升降温速率）；3.对样品的物理状态无特殊要求；4.所需样品量很少（0.1g-10mg）；5.仪器灵敏度高（质量变化的精确度达10-5）；6.可与其他技术联用；7.可获取多种信息。二、热分析的优点41887年，法（德）国人第一次用热电偶测温的方法研究粘土矿物在升温过程中的热性质的变化。1891年，英国人使用示差热电偶和参比物，记录样品与参照物间存在的温度差，大大提高了测定灵敏度，发明了差热分析（DTA）技术的原始模型。1915年，日本(俄国)人在分析天平的基础上研制出热天平，开

3、创了热重分析(TG)技术。1940-1960年，热分析向自动化、定量化、微型化方向发展。1964年，美国人在DTA技术的基础上发明了示差扫描量热法(DSC),Perkin-Elmer公司率先研制了DSC-1型示差扫描量热仪。三、热分析的起源5第二章示差扫描量热法(DifferentialScanningCalorimeter，DSC)国际标准ISO11357-1：DSC是测量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度或时间的关系6DSC与DTA测定原理的不同DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。DTA是测量

4、T-T的关系，而DSC是保持T=0，测定H-T的关系。两者最大的差别是DTA只能定性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。7891011示差扫描量热测定时记录的热谱图称之为DSC曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。在DSC热谱图中，必须标明吸热(endothermic)与放热(exothermic)效应的方向12玻璃化转变结晶基线放热行为（固化，氧化，反应，交联）熔融固固一级转变分解气化吸热放热dH/dt(mW)TgTcTmTd132.1玻璃化转变温度的测定dQ/dtdQ/dt温度温度TgTg1/2

5、从DSC曲线上确定Tg的方法14CpTTg361HcTc413Hf493TmEndo淬冷PET样品的DSC谱图Tg处出峰是热焓松弛所致15固定温度下，材料体内固有体积与自由体积是个恒量：平衡体积(状态函数)温度升高：吸纳自由体积温度降低：排出自由体积温度升高：热焓升高温度降低：热焓降低16V0T0VtV1T1Vt-V1V0、V1分为T0、T1下的平衡体积体积收缩过程是一级过程：即排出速率与待排出自由体积分数成正比：温度降低时，自由体积的排出需要时间为速率常数1718自由体积排出的为依时过程称作体积松弛过程松弛：依赖时间的过程V0T0VtV1T1Vt-V1称为(体积)松弛时间1

6、9即过剩自由体积排出(1-l/e)=0.632的时间当t=时，故标志自由体积排出的快慢标志一级过程完成0.632的时间V0T0VtV1T1Vt-V12010095919089888579770.01秒1秒40秒2分钟5分钟18分钟5小时60小时1年温度(C)聚苯乙烯的松弛时间21TemperatureSpecificvolumeTg80828486889092949698100120401.00.01降温速率与体积排出不匹配的温度为Tg以1C/min的速度降温22TemperatureSpecificvolume降温速率越快，测定的Tg越高23体积松弛与热焓松弛温度比容或热焓

7、AGFBECDTgfg24HeatFluxEndothermicExothermicGlassLiquidTgTg105090TemperatureC热焓松弛对Tg测定的影响20C/min上曲线：无预处理下曲线：150C保温1min,迅速冷却至室温(320C/min)样品：某线形环氧树脂25105090TemperatureC(320)(40)(10)(2.5)(0.62)5151515254样品冷却速率对Tg测定的影响1