热分析技术.讲解学习.ppt

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1、热分析技术.STA449C热分析仪本章主要内容差热分析及其应用示差扫描量热分析及其应用热重分析及其应用差热分析的原理差热分析曲线差热分析仪DTA测量时应注意的要点及其影响因素第一节差热分析（DTA）及其应用1、差热分析的原理差热分析：在程序控温条件下，测量试样与参比物之间的温度差（△T）与环境温度(T)的函数关系当试样发生任何物理或化学变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的温度，从而相应地在差热曲线上可得到放热或吸热峰。差热分析仪结构示意图1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加

2、热块热电偶；6-冰冷联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪2、差热分析曲线曲线的横坐标为温度（T），纵坐标为试样与参比物的温度差(△T)，向上表示放热，向下表示吸热。差热分析也可测定试样的热容变化，它在差热曲线上反映在基线的偏离上。实际的放热峰差热曲线A：反应起始点，温度为Ti；B：峰顶，温度为Tm，反应在BC段某一点结束C：温度为Tf，无实际意义BD：为峰高，试样与参比物之间最大温差。在AB段，取斜率最大一点向基线方向作切线与基线延长线交于E点，称为外延起始点

3、E点的温度称为外延起始点温度，以Teo表示。ABC所包围的面积称为峰面积峰的尖锐程度：反映了体系自由度。自由度为零的反应其差热峰尖锐Ti：仪器灵敏度越高，Ti越低且接近于实际值Tm：无确切的物理意义。体系自由度为零及试样热导率不大的情况下，Tm非常接近反应终止温度。自由度大于零，热导率很大时，终止点接近于C点。Tf：表明经过一次反应后，温度到达Tf时曲线回到基线Teo：受实验影响较小，重复性好，推荐用来表示反应起始温度。差热分析曲线说明峰的数目：表示物质发生物理、化学变化的次数峰的方向：表明体系发生热效应的

4、正负性峰面积：说明热效应的大小两种或多种不相互反应的物质的混合物，其差热曲线为各自差热曲线的叠加。基线的漂移差热分析过程中，如果升温时试样没有热效应，则温差电势为常数，差热曲线为一直线，称为基线。由于两个热电偶的不对称性，试样、参比物及坩埚的热容、导热系数不同，在等速升温的情况下造成基线的漂移DTA曲线玻璃化转变结晶基线放热行为（固化，氧化，反应，交联）熔融固固一级转变吸热行为分解气化DSC曲线吸热放热ΔT(℃)dH/dt(ail/s)TgTcTmTd高聚物的DTA和DSC曲线示意图基线偏移3、差热分析仪热

5、电偶测量池程序温控装置微伏放大器记录仪气氛控制系统热电偶是差热分析的关键元件铜-康铜（长期350℃/短期500℃）、铁-康铜（600/800℃）镍铬-镍铝（1000/1300℃）、铂-铂铑(1300/1600℃)、铱-铱铑（1800/>2000℃）热电偶测量池样品参比物电热丝热电偶金属经典测量池改进测量池易受试样、参比物的密度、导热系数、比热容、热扩散的影响程序温控装置：使炉温按给定的程序方式(升温、降温、恒温、循环)以一定速度变化升温速度：1～100K/min，常用：1～20K/min微伏放大器：灵敏、稳

6、定；<10uV用以放大温差电势差热信号须经放大后再送入记录仪中记录记录仪：多笔记录仪气氛控制系统：Ar；N24、DTA测量时应注意的要点及其影响因素程序控温的线性和速度：基线空白实验水分的干扰：预先干燥处理双峰交叠：设法分峰反应中的挥发物发生二次反应引进反应热预结晶物质程序升温和降温所得曲线不可逆用标准物质校正温度：金属盐类、纯金属等其他影响因素气氛的影响不同性质的气氛如氧化性、还原性和惰性气氛对差热曲线的影响很大，例如在空气和氢气的气氛下对镍催化剂进行差热分析，在空气中镍催化剂被氧化而产生放热峰，而在氢气

7、氛下基本上是稳定的。升温速率影响峰温的位置和峰面积的大小快的升温速率：峰面积变大，峰尖锐。体系偏离平衡条件的程度大，易使基线漂移,并导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。慢的升温速率：基线漂移小，体系接近平衡条件，得到宽而浅的峰；相邻两峰更好地分离，分辨力高。升温速率的影响升温速率越大，峰形越尖，峰高也增加，峰顶温度也越高升温速率对高岭土差热曲线的影响并四苯的差热曲线升温速率小（10℃/min），曲线上有两个明显的吸热峰升温速率大（80℃/min），只有一个吸热峰，显然过快使两峰完全重叠。试样用量和颗粒度试样用量

8、：用量大易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度：在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。a、5mg；b、50mg；c、5g不同用量的NH4NO3的DTA曲线a、14～18目：粒度最大，三个峰重叠b、52～72目：粒度适中，三个峰可以明显区分c、72～100目：试样粒度过小