熱分析方法課件

1、熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析是一種很重要的分析方法。通常用毛熱分析是一種很重要的分析方法。通常用毛細(xì)管測(cè)定有機(jī)化合物的熔點(diǎn)和在坩堝中測(cè)定細(xì)管測(cè)定有機(jī)化合物的熔點(diǎn)和在坩堝中測(cè)定物質(zhì)的冷卻曲線都屬于熱分析方法。隨著科物質(zhì)的冷卻曲線都屬于熱分析方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些簡(jiǎn)單的熱分析方法目前學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些簡(jiǎn)單的熱分析方法目前已逐步被現(xiàn)代精密的熱分析儀已逐步被現(xiàn)代精密的熱分析儀DSCDSC、DTADTA和帶和帶程序控溫裝置的熱臺(tái)偏光顯微鏡所取代。近程序控溫裝置的熱臺(tái)偏光顯微鏡所取代。近年來(lái)，隨著電子和計(jì)算機(jī)等高科技的飛速發(fā)年來(lái)，隨著電子和計(jì)算機(jī)等高科技的飛速發(fā)展，各種精密的熱分析儀不斷的改

2、進(jìn)和完善，展，各種精密的熱分析儀不斷的改進(jìn)和完善，熱分析技術(shù)已在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到熱分析技術(shù)已在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。了廣泛的應(yīng)用。熱分析方法課件19771977年在日本京都召開的國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)年在日本京都召開的國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)(ICTA, (ICTA, International Conference on Thermal Analysis)International Conference on Thermal Analysis)第七次會(huì)議所下的定義：第七次會(huì)議所下的定義：熱分析是在程序控制溫度熱分析是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度之間關(guān)系的一類技下，測(cè)量物質(zhì)

3、的物理性質(zhì)與溫度之間關(guān)系的一類技術(shù)。術(shù)。這里所說(shuō)的這里所說(shuō)的一般指線性升溫一般指線性升溫或線性降溫，也包括恒溫、循環(huán)或非線性升溫、降或線性降溫，也包括恒溫、循環(huán)或非線性升溫、降溫。這里的溫。這里的“物質(zhì)物質(zhì)”指試樣本身和指試樣本身和( (或或) )試樣的反應(yīng)試樣的反應(yīng)產(chǎn)物，包括中間產(chǎn)物產(chǎn)物，包括中間產(chǎn)物 。熱分析方法課件 上述物理性質(zhì)主要包括上述物理性質(zhì)主要包括等。根據(jù)物理性質(zhì)的不同，建立了相對(duì)應(yīng)的等。根據(jù)物理性質(zhì)的不同，建立了相對(duì)應(yīng)的熱分析技術(shù)，例如：熱分析技術(shù)，例如：熱分析方法課件物理性質(zhì)物理性質(zhì)熱分析技術(shù)名稱熱分析技術(shù)名稱縮寫縮寫質(zhì)量質(zhì)量熱重分析法熱重分析法TG溫度溫度差熱分析差熱分析D

4、TA熱量熱量示差掃描量熱法示差掃描量熱法DSC尺寸尺寸熱膨脹（收縮）法熱膨脹（收縮）法TD力學(xué)特性力學(xué)特性動(dòng)態(tài)力學(xué)分析動(dòng)態(tài)力學(xué)分析DMTA熱分析方法課件熱分析方法課件1887年，法（德）國(guó)人第一次用熱電偶測(cè)溫的方法研究粘土年，法（德）國(guó)人第一次用熱電偶測(cè)溫的方法研究粘土礦物在升溫過(guò)程中的熱性質(zhì)的變化。礦物在升溫過(guò)程中的熱性質(zhì)的變化。1891年，英國(guó)人使用示差熱電偶和參比物，記錄樣品與參照年，英國(guó)人使用示差熱電偶和參比物，記錄樣品與參照物間存在的溫度差，大大提高了測(cè)定靈敏度，發(fā)明了差熱分析物間存在的溫度差，大大提高了測(cè)定靈敏度，發(fā)明了差熱分析（DTA）技術(shù)的原始模型。技術(shù)的原始模型。1915年，

5、日本人在分析天平的基礎(chǔ)上研制出熱天平，開創(chuàng)了年，日本人在分析天平的基礎(chǔ)上研制出熱天平，開創(chuàng)了熱重分析熱重分析(TG)技術(shù)。技術(shù)。1940-1960年，熱分析向自動(dòng)化、定量化、微型化方向發(fā)展。年，熱分析向自動(dòng)化、定量化、微型化方向發(fā)展。1964年，美國(guó)人在年，美國(guó)人在DTA技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了示差掃描量熱法示差掃描量熱法(DSC), Perkin-Elmer公司率先研制了公司率先研制了DSC-1型示差掃描量熱儀。型示差掃描量熱儀。熱分析方法課件 熱分析四大支柱熱分析四大支柱 差熱分析、熱重分析、差熱分析、熱重分析、 差示掃描量熱分析、熱機(jī)械分析差示掃描量熱分析、熱機(jī)械分析 用于研

6、究物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變、融化、升華、吸用于研究物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變、融化、升華、吸附等物理現(xiàn)象以及脫水、分解、氧化、還原等化附等物理現(xiàn)象以及脫水、分解、氧化、還原等化學(xué)現(xiàn)象。學(xué)現(xiàn)象。 快速提供被研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解產(chǎn)快速提供被研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解產(chǎn)物、熱變化過(guò)程的焓變、各種類型的相變點(diǎn)、玻物、熱變化過(guò)程的焓變、各種類型的相變點(diǎn)、玻璃化溫度、軟化點(diǎn)、比熱、純度、爆破溫度和高璃化溫度、軟化點(diǎn)、比熱、純度、爆破溫度和高聚物的表征及結(jié)構(gòu)性能等。聚物的表征及結(jié)構(gòu)性能等。 熱分析方法課件 熱分析四大支柱熱分析四大支柱 差熱分析、熱重分析、差熱分析、熱重分析、 差示掃描量熱分析、熱機(jī)械分析差示掃描量熱分析、

7、熱機(jī)械分析 用于研究物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變、融化、升華、吸用于研究物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變、融化、升華、吸附等物理現(xiàn)象以及脫水、分解、氧化、還原等化附等物理現(xiàn)象以及脫水、分解、氧化、還原等化學(xué)現(xiàn)象。學(xué)現(xiàn)象。 快速提供被研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解產(chǎn)快速提供被研究物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解產(chǎn)物、熱變化過(guò)程的焓變、各種類型的相變點(diǎn)、玻物、熱變化過(guò)程的焓變、各種類型的相變點(diǎn)、玻璃化溫度、軟化點(diǎn)、比熱、純度、爆破溫度和高璃化溫度、軟化點(diǎn)、比熱、純度、爆破溫度和高聚物的表征及結(jié)構(gòu)性能等。聚物的表征及結(jié)構(gòu)性能等。 熱分析方法課件差熱分析與差示掃差熱分析與差示掃描量熱法描量熱法(DTA, DSC)熱重分析法熱重分析法(TGA)熱機(jī)

8、械分析法熱機(jī)械分析法(TMA)熱膨脹法熱膨脹法 (DIL)動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析法動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析法測(cè)量物理與化學(xué)過(guò)測(cè)量物理與化學(xué)過(guò)程（相轉(zhuǎn)變，化學(xué)程（相轉(zhuǎn)變，化學(xué)反應(yīng)等）產(chǎn)生的熱反應(yīng)等）產(chǎn)生的熱效應(yīng)效應(yīng); 比熱測(cè)量比熱測(cè)量測(cè)量由分解測(cè)量由分解、揮發(fā)、氣、揮發(fā)、氣固反應(yīng)等過(guò)固反應(yīng)等過(guò)程造成的樣程造成的樣品質(zhì)量隨溫品質(zhì)量隨溫度時(shí)間的度時(shí)間的變化變化測(cè)量樣品的維度變測(cè)量樣品的維度變化、形變、粘彈性化、形變、粘彈性、相轉(zhuǎn)變、密度等、相轉(zhuǎn)變、密度等熱分析熱分析 (TA)逸出氣分析逸出氣分析 (EGA MS, FTIR)介電分析法介電分析法(DEA)測(cè)量介電常數(shù)、測(cè)量介電常數(shù)、損耗因子、導(dǎo)電損耗因子、導(dǎo)電性能、電

9、阻率（性能、電阻率（離子粘度）、固離子粘度）、固化指數(shù)（交聯(lián)程化指數(shù)（交聯(lián)程度）等度）等導(dǎo)熱系數(shù)儀導(dǎo)熱系數(shù)儀熱流法激光閃射法激光閃射法熱分析方法課件 差熱分析（Differential Thermal Analysis），簡(jiǎn)稱DTA 是在程序控制溫度下測(cè)定物質(zhì)和參比物之間的溫度差和溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 參比物： 在測(cè)定條件下不產(chǎn)生任何熱效應(yīng) 的惰性物質(zhì) 熱分析方法課件差熱分析原理 熱電偶與差熱電偶熱分析方法課件熱分析方法課件 差熱分析曲線溫差溫度熱分析方法課件2. 差熱分析儀 由加熱爐、試樣容器、熱電偶、溫度控制系統(tǒng)及放大、記錄系統(tǒng)等部分組成。 熱分析方法課件（1）加熱爐 爐內(nèi)有均勻溫度區(qū)，使

10、試樣均勻受熱； 程序控溫，以一定速率均勻升（降）溫，控制精度高； 電爐熱容量小，便于調(diào)節(jié)升、降溫速度； 爐子的線圈無(wú)感應(yīng)現(xiàn)象，避免對(duì)熱電偶電流干擾； 爐子體積小、重量輕，便于操作和維修。 使用溫度上限1100以上，最高可達(dá)1800 。熱分析方法課件（2）試樣容器 容納粉末狀樣品。 在耐高溫條件下選擇傳導(dǎo)性好的材料。 耐火材料：鎳（1300K）等。 樣品坩堝：陶瓷材料、石英質(zhì)、剛玉質(zhì)和鉬、鉑、鎢等。熱分析方法課件（3）熱電偶 差熱分析的關(guān)鍵元件。 產(chǎn)生較高溫差電動(dòng)勢(shì)，隨溫度成線性關(guān)系的變化； 能測(cè)定較的溫度，測(cè)溫范圍寬，長(zhǎng)期使用無(wú)物理、化學(xué)變化，高溫下耐氧化、耐腐蝕； 比電阻小、導(dǎo)熱系數(shù)大； 電

11、阻溫度系數(shù)和熱容系數(shù)較小； 足夠的機(jī)械強(qiáng)度，價(jià)格適宜。 銅-康銅（長(zhǎng)期350 /短期500 ）、鐵-康銅（600/800 ）、鎳鉻-鎳鋁（1000/1300 ）、鉑-鉑銠(1300/1600 )、銥-銥銠（1800/2000 ）。熱分析方法課件（4）溫度控制系統(tǒng) 以一定的程序來(lái)調(diào)節(jié)升溫或降溫的裝置， 1100K/min，常用的為120K/min。（5）記錄系統(tǒng) 熱分析方法課件差熱分析儀熱分析方法課件3、差熱分析曲線 國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)ICTA （International Confederation for Thermal Analysis ） 差熱分析DTA是將試樣和參比物置于同一環(huán)境中以一定速

12、率加熱或冷卻，將兩者間的溫度差對(duì)時(shí)間或溫度作記錄的方法。 DTA曲線：縱坐標(biāo)代表溫度差T，吸熱過(guò)程顯示一根向下的峰，放熱過(guò)程顯示一根向上的峰。橫坐標(biāo)代表時(shí)間或溫度，從左到右表示增加。 熱分析方法課件 DTA曲線基線、峰、峰寬、峰高、峰面積。熱分析方法課件 差熱反應(yīng)起始溫度的確定 外延始點(diǎn)溫度熱分析方法課件4、影響DTA曲線的儀器因素 爐子尺寸 均溫區(qū)與溫度梯度的控制 坩堝大小和形狀 熱傳導(dǎo)性控制 差熱電偶性能 材質(zhì)、尺寸、形狀、靈敏度選擇 熱電偶與試樣相對(duì)位置 熱電偶熱端應(yīng)置于試樣中心 記錄系統(tǒng)精度熱分析方法課件5、影響DTA曲線的試樣因素（1）熱容量和熱導(dǎo)率的變化 應(yīng)選擇熱容量及熱導(dǎo)率和試樣

13、相近的作為參比物 反應(yīng)前基線低于反應(yīng)后基線，表明反應(yīng)后試樣熱容減小。 反應(yīng)前基線高于反應(yīng)后基線，表明反應(yīng)后試樣熱容增大。 熱分析方法課件（2）試樣的顆粒度 試樣顆粒越大，峰形趨于扁而寬。反之，顆粒越小，熱效應(yīng)溫度偏低，峰形變小。 顆粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm） 熱分析方法課件（3）試樣的結(jié)晶度、純度和離子取代 結(jié)晶度好，峰形尖銳；結(jié)晶度不好，則峰面積要小。 純度、離子取代同樣會(huì)影響DTA曲線。 （4）試樣的用量 試樣用量多，熱效應(yīng)大，峰頂溫度滯后，容易掩蓋鄰近小峰谷。 以少為原則。 硅酸鹽試樣用量：0.20.3克 熱分析方法課件（5）試樣的裝填 裝填要求：薄而均勻 試

14、樣和參比物的裝填情況一致 （6）熱中性體（參比物） 整個(gè)測(cè)溫范圍無(wú)熱反應(yīng) 比熱與導(dǎo)熱性與試樣相近 粒度與試樣相近（100300目篩） 常用的參比物：Al2O3 （經(jīng)1270K煅燒的高純氧化鋁粉， Al2O3晶型） 熱分析方法課件6、影響DTA曲線的操作因素（1）加熱速度 加熱速度快，峰尖而窄，形狀拉長(zhǎng)，甚至相鄰峰重疊。 加熱速度慢，峰寬而矮，形狀扁平，熱效應(yīng)起始溫度超前。 常用升溫速度：1-10K/min， 硅酸鹽材料715K/min。 熱分析方法課件升溫速度對(duì)硫酸鈣相鄰峰谷的影響合適過(guò)快熱分析方法課件（2）壓力和氣氛 對(duì)體積變化大試樣，外界壓力增大，熱反應(yīng)溫度向高溫方向移動(dòng)。 氣氛會(huì)影響差熱

15、曲線形態(tài)。 （3）熱電偶熱端位置 插入深度一致，裝填薄而均勻。（4）走紙速度（升溫速度與記錄速度的配合） 走紙速度與升溫速度相配合。 升溫速度10K/min/走紙速度30cm/h。 熱分析方法課件6、DTA曲線的解析 （1）含水礦物的脫水 普通吸附水脫水溫度：100110 。 層間結(jié)合水或膠體水：400 內(nèi)，大多數(shù)200或300 內(nèi)。 架狀結(jié)構(gòu)水：400 左右。 結(jié)晶水：500 內(nèi)，分階段脫水。 結(jié)構(gòu)水：450 以上。 熱分析方法課件（2）礦物分解放出氣體 CO2、SO2等氣體的放出 吸熱峰（3）氧化反應(yīng) 放熱峰 （4）非晶態(tài)物質(zhì)的析晶 放熱峰（5）晶型轉(zhuǎn)變 吸熱峰或放熱峰 熔化、升華、氣化、

16、玻璃化轉(zhuǎn)變：吸熱峰 熱分析方法課件7、差熱分析的應(yīng)用（1）膠凝材料水化過(guò)程研究高鋁水泥水化曲線99：脫去游離水和C-S-H凝膠脫水的吸熱峰262 ：等軸晶系的脫水吸熱峰熱分析方法課件水泥水合反應(yīng)DTA曲線熱分析方法課件（2）研究玻璃轉(zhuǎn)變溫度和析晶溫度01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 0-2024681 0 碲酸鹽玻璃差熱分析譜玻璃化溫度析晶溫度還原氣氛正常氣氛熱分析方法課件 玻璃的差熱分析譜熱分析方法課件 T=Tx-Tg，T越大，玻璃越穩(wěn)定。 熱穩(wěn)定參數(shù) H=(Tx-Tg)/Tg，H越大，玻璃越穩(wěn)定 熱穩(wěn)定參數(shù) S(Tp-Tx)(Tx-Tg)/Tg，S越大，

17、玻璃越穩(wěn)定。 動(dòng)力學(xué)析晶參數(shù) K(Tp)=v exp(-E/RTp)，K(Tp)越小，玻璃越穩(wěn)定。 析晶活化能E，E越小，越不容易析晶熱分析方法課件熱分析方法課件 DTA在微晶玻璃中的研究晶化與核化轉(zhuǎn)變溫度與晶化溫度核化溫度：接近Tg溫度而低于膨脹軟化點(diǎn)。晶化溫度：放熱峰上升點(diǎn)至峰頂溫度范圍。熱分析方法課件核化峰不明顯，且與晶化峰分開較大，結(jié)晶較細(xì)，可一步法析晶核化峰和晶化放熱峰較明顯,典型微晶玻璃差熱曲線，可采用二步法熱分析方法課件晶化放熱峰顯著，但在其峰前有一較大的吸熱峰（軟化變形），制品易變形，結(jié)晶能力不好，性能不優(yōu)良。晶化放熱峰明顯，且有兩個(gè)以上的放熱峰，如核化峰不明顯，可采取一步法工

18、藝；如核化峰明顯，可采用二步法處理工藝，制品多為多晶微晶玻璃熱分析方法課件硅酸鋰玻璃DTA曲線熱分析方法課件 DTA面臨的問題 定性分析，靈敏度不高 差示掃描量熱分析法（DSC） Differential Scaning Calarmeutry 通過(guò)對(duì)試樣因熱效應(yīng)而發(fā)生的能量變化進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)償，保持試樣與參比物之間溫度始終保持相同，無(wú)溫差、無(wú)熱傳遞，使熱損失小，檢測(cè)信號(hào)大。靈敏度和精度大有提高，可進(jìn)行定量分析。 熱分析方法課件1、差示掃描量熱分析原理（1）功率補(bǔ)償型差示掃描量熱法 零點(diǎn)平衡原理 熱分析方法課件（2）熱流型差示掃描量熱法 通過(guò)測(cè)量加熱過(guò)程中試樣熱流量達(dá)到DSC分析的目的，試樣和參比

19、物仍存在溫度差。 采用差熱分析的原理來(lái)進(jìn)行量熱分析。 熱流式、熱通量式。熱分析方法課件 熱流式差示掃描量熱儀 利用康銅電熱片兼作試樣、參比物支架底盤和測(cè)溫?zé)犭娕肌?儀器自動(dòng)改變差示放大器的放大系數(shù)，補(bǔ)償因溫度變化對(duì)試樣熱效應(yīng)測(cè)量的影響。 熱分析方法課件 熱通量式差示掃描量熱法 利用熱電堆精確測(cè)量試樣和參比物溫度，靈敏度和精確度高，用于精密熱量測(cè)定。 熱分析方法課件 DTA與DSC比較 DTA:定性分析、測(cè)溫范圍大 DSC:定量分析、測(cè)溫范圍800以下(1650 ) DSC的溫度、能量和量程校正 利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的熔融轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行溫度校正 利用高純金屬銦(In）標(biāo)準(zhǔn)熔融熱容進(jìn)行能量校正。 利用銦進(jìn)行

20、量程校正。熱分析方法課件 選用不同溫度點(diǎn)測(cè)定一系列標(biāo)準(zhǔn)化合物的熔點(diǎn) 常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)熔融轉(zhuǎn)變溫度和能量物質(zhì)銦(In)錫(Sn)鉛(Pb)鋅(Zn)K2SO4K2CrO4轉(zhuǎn)變溫度（）156.60231.88327.47419.47585.00.5670.50.5轉(zhuǎn)變能量（J/g）28.4660.4723.01108.3933.2733.68熱分析方法課件 實(shí)際DSC能量(熱焓)測(cè)量 H=KAR/Ws 式中，H為試樣轉(zhuǎn)變的熱焓(mJmg-1)； W為試樣質(zhì)量(mg)； A為試樣焓變時(shí)掃描峰面積(mm2)； R為設(shè)置的熱量量程(mJs-1)； s為記錄儀走紙速度(mms-1)； K為儀器校正常數(shù)。 儀器

21、校正常數(shù)K的測(cè)定常用銦作為標(biāo)準(zhǔn)K=HWs/AR dtdtdHHdtdtdHH熱分析方法課件 可用銦作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正 在銦的記錄紙上劃出一塊大小適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)方形面積，如取高度為記錄紙的橫向全分度的3/10即三大格，長(zhǎng)度為半分鐘走紙距離，再根據(jù)熱量量程和紙速將長(zhǎng)方形面積轉(zhuǎn)化成銦的H， 按K=HWs/AR計(jì)算校正系數(shù)K。若量程標(biāo)度已校正好，則K與銦的文獻(xiàn)值計(jì)算的K應(yīng)相等。 若量程標(biāo)度有誤差，則K與按文獻(xiàn)值計(jì)算的K不等，這時(shí)的實(shí)際量程標(biāo)度應(yīng)等于K/KR。熱分析方法課件3、DSC曲線的數(shù)據(jù)處理方法稱量法： 誤差 2%以內(nèi)。數(shù)格法： 誤差 2%4%。用求積儀：誤差 4%。計(jì)算機(jī)： 誤差 05%。熱分析方法課件4

22、、DSC法的應(yīng)用 （1）純度測(cè)定 利用Vant Hoff方程進(jìn)行純度測(cè)定。TS為樣品瞬時(shí)的溫度（K）；T0為純樣品的熔點(diǎn)（K）；R為氣體常數(shù)；Hf為樣品熔融熱；x為雜質(zhì)摩爾數(shù)；F為總樣品在TS熔化的分?jǐn)?shù) 1/F是曲線到達(dá)TS的部分面積除以總面積的倒數(shù) FHxRTTTfS1200熱分析方法課件（2）比熱測(cè)定 式中，為熱流速率（Js-1）；m為樣品質(zhì)量（g）；CP為比熱（Jg-1-1）；為程序升溫速率（s-1） 利用藍(lán)寶石作為標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定。通過(guò)對(duì)比樣品和藍(lán)寶石的熱流速率求得樣品的比熱。（3）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究 為動(dòng)力學(xué)研究提供定量數(shù)據(jù)。dtdTmCdtdHp/)/(yymmCdtdHdtdHmCmC

23、BPBBPBBP熱分析方法課件 熱重分析（熱重分析（TGA） Thermogravimetric Analysis 在程序控制溫度下測(cè)量獲得物質(zhì)的質(zhì)量與在程序控制溫度下測(cè)量獲得物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 定量性強(qiáng)定量性強(qiáng) 。 靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法 。熱分析方法課件 靜態(tài)法靜態(tài)法 等壓質(zhì)量變化測(cè)定、等溫質(zhì)量變化測(cè)定。等壓質(zhì)量變化測(cè)定、等溫質(zhì)量變化測(cè)定。 等壓質(zhì)量變化測(cè)定：在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)在等壓質(zhì)量變化測(cè)定：在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)在恒定揮發(fā)物分壓下平衡質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種方法。恒定揮發(fā)物分壓下平衡質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種方法。 等溫質(zhì)量變化測(cè)定：在恒溫條

24、件下測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫等溫質(zhì)量變化測(cè)定：在恒溫條件下測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種方法。度關(guān)系的一種方法。 準(zhǔn)確度高，費(fèi)時(shí)。準(zhǔn)確度高，費(fèi)時(shí)。 動(dòng)態(tài)法動(dòng)態(tài)法 熱重分析、微商熱重分析。熱重分析、微商熱重分析。 在程序升溫下，測(cè)定物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系。在程序升溫下，測(cè)定物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系。 微商熱重分析又稱導(dǎo)數(shù)熱重分析微商熱重分析又稱導(dǎo)數(shù)熱重分析 （Derivative thermogravimetry，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱DTG）。）。 熱分析方法課件熱分析方法課件FurnaceSam pl eBal ance熱分析方法課件熱分析方法課件TG 方法常用于測(cè)定：方法常用于測(cè)定：熱分析方法課件熱分析方法課

25、件圖中所示的反應(yīng)單從 TG 曲線上看，有點(diǎn)像一個(gè)單一步驟的過(guò)程熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件質(zhì)量或重量的標(biāo)度總的失重百分?jǐn)?shù)分解函數(shù)熱分析方法課件010WWW 熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件但從微分（DTG）曲線則明顯區(qū)分出分解分為兩個(gè)相鄰的階段DTG熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件1、熱重分析儀 熱天平式 記錄天平、加熱爐、程序控制溫度系統(tǒng)、自動(dòng)記錄儀。 熱分析方法課件熱天平種類熱分析方法課件 彈簧稱式 熱分析方法課件 儀器因素浮力、試樣盤、揮發(fā)物的冷凝等； 實(shí)驗(yàn)條件升溫速率、氣氛等； 試樣的影響試樣質(zhì)量、粒度等。熱分析方法課件2、

26、熱重曲線（TG曲線） 記錄質(zhì)量變化對(duì)溫度的關(guān)系曲線 縱坐標(biāo)是質(zhì)量，橫坐標(biāo)為溫度或時(shí)間。 微商熱重曲線：縱坐標(biāo)為dW/dt， 橫坐標(biāo)為溫度或時(shí)間. 熱分析方法課件3、試樣制備方法 熱重分析前天平校正。 試樣預(yù)磨，100300目篩，干燥、稱量。 裝填方法同DTA法。 選擇合適的升溫速率。熱分析方法課件（1）浮力及對(duì)流的影響 浮力和對(duì)流引起熱重曲線的基線漂移 浮力影響：573K時(shí)浮力約為常溫的1/2，1173K時(shí)為1/4左右。 熱天平內(nèi)外溫差造成的對(duì)流會(huì)影響稱量的精確度。 解決方案：空白曲線 、熱屏板 、冷卻水等。熱分析方法課件熱分析方法課件（2）揮發(fā)物冷凝的影響 解決方案：熱屏板 （3）溫度測(cè)量的

27、影響 解決方案：利用具特征分解溫度的高純化合物或具特征居里點(diǎn)溫度的強(qiáng)磁性材料進(jìn)行溫度標(biāo)定。（4）升溫速率 升溫速率越大，熱滯后越嚴(yán)重，易導(dǎo)致起始溫度和終止溫度偏高，甚至不利于中間產(chǎn)物的測(cè)出 。熱分析方法課件升溫速率對(duì)熱重曲線的影響熱分析方法課件（5）氣氛控制 與反應(yīng)類型、分解產(chǎn)物的性質(zhì)和所通氣體的種類有關(guān)。 123：固）（固）（氣）： （固）（固）（氣）： （固）（氣）（固）（氣）ABCABCABCD(聚丙烯在空氣中和氮?dú)庵械腡G曲線熱分析方法課件（6）紙速 走紙速度快，分辨率高。 升溫速率0.5-10/min時(shí)， 走紙速度15-30cm/h。 a 過(guò)慢b 適宜c 過(guò)快 熱分析方法課件（7）坩

28、堝形狀熱分析方法課件熱分析方法課件（8）試樣因素 試樣用量、粒度、熱性質(zhì)及裝填方式等。 用量大，因吸、放熱引起的溫度偏差大，且不利于熱擴(kuò)散和熱傳遞。 粒度細(xì)，反應(yīng)速率快，反應(yīng)起始和終止溫度降低，反應(yīng)區(qū)間變窄。粒度粗則反應(yīng)較慢，反應(yīng)滯后。 裝填緊密，試樣顆粒間接觸好，利于熱傳導(dǎo)，但不利于擴(kuò)散或氣體。要求裝填薄而均勻， 熱分析方法課件 熱膨脹分析法（Thermodilatometry） 在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)在可忽視負(fù)荷下的尺寸隨溫度變化的一種技術(shù)。 線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)的測(cè)定。 熱分析方法課件 線膨脹系數(shù)的測(cè)定線膨脹系數(shù)為溫度升高1時(shí)，沿試樣某一方向上的相對(duì)伸長(zhǎng)(或收縮)量 )/(0tll

29、熱分析方法課件 體膨脹系數(shù)的測(cè)定 體膨脹系數(shù)為溫度升高1時(shí)試樣體積膨脹(或收縮)的相對(duì)量 )/(0tVV熱分析方法課件 小型化、高性能化 儀器體積縮小，檢測(cè)精度提高，測(cè)定溫度范圍加大。 熱分析聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用綜合熱分析 DTA-TG、DSC-TG、DSC-TG-DTG、DTA-TMA、DTA-TG-TMA 聯(lián)用 與氣相色譜、質(zhì)譜、紅外光譜等的聯(lián)用 新型熱分析技術(shù) 高壓DTA、DSC技術(shù) 微分DTA技術(shù)熱分析方法課件 利用利用DTA、DSC、TG、熱膨、熱膨脹等熱分析技術(shù)的聯(lián)用，獲取脹等熱分析技術(shù)的聯(lián)用，獲取更多的熱分析信息。更多的熱分析信息。 多種分析技術(shù)集中在一個(gè)儀器多種分析技術(shù)集中在一個(gè)儀器

30、上，方便使用，減少誤差。上，方便使用，減少誤差。 熱效應(yīng)的判斷熱效應(yīng)的判斷 吸熱效應(yīng)吸熱效應(yīng)+失重，可能為失重，可能為脫水或分解過(guò)程。脫水或分解過(guò)程。 放熱效應(yīng)放熱效應(yīng)+增重，可能為增重，可能為氧化過(guò)程。氧化過(guò)程。 吸熱，無(wú)重量變化，有體吸熱，無(wú)重量變化，有體積變化時(shí)，可能為晶型轉(zhuǎn)變。積變化時(shí)，可能為晶型轉(zhuǎn)變。 放熱放熱+收縮，可能有新晶收縮，可能有新晶相形成。相形成。 無(wú)熱效應(yīng)而有體積收縮時(shí)，無(wú)熱效應(yīng)而有體積收縮時(shí)，可能燒結(jié)開始。可能燒結(jié)開始。 熱分析方法課件DTA、TG、DTG的聯(lián)用熱分析方法課件DTA、TG、TD（熱膨脹）分析聯(lián)用高嶺石：500收縮600脫結(jié)構(gòu)水1000析晶水云母100脫

31、吸附水500脫結(jié)構(gòu)水500后略膨脹900脫結(jié)構(gòu)水 析晶熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件TA：熱分析、MS：質(zhì)譜、GC：色譜、FTIR：紅外光譜熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件 聚合物結(jié)晶行為聚合物結(jié)晶行為 聚合物液晶的多重轉(zhuǎn)變聚合物液晶的多重轉(zhuǎn)變 聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及共聚共混物相聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及共聚共混物相容性容性 聚合物的熱穩(wěn)定性及熱分解機(jī)理聚合物的熱穩(wěn)定性及熱分解機(jī)理 聚合物的剖析聚合物的剖析 其他應(yīng)用其他應(yīng)用熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件對(duì)于共聚混合物的相容性和

32、相分離，可采用許多方法加以判別，對(duì)于共聚混合物的相容性和相分離，可采用許多方法加以判別，一般可利用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和光學(xué)透明度作出判斷。一般可利用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和光學(xué)透明度作出判斷。DSC測(cè)定測(cè)定不同條件下共聚混合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是一種很簡(jiǎn)便的方法，不同條件下共聚混合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是一種很簡(jiǎn)便的方法，目前已在高聚物的研究中獲得廣泛應(yīng)用。目前已在高聚物的研究中獲得廣泛應(yīng)用。熱分析方法課件12406080100 12020140160T C。放熱吸熱dQ/dt圖圖3-36 聚丙烯聚丙烯/聚乙烯共聚物的聚乙烯共聚物的DSC曲線曲線1. 含聚乙烯少；含聚乙烯少；2含聚乙烯多。含聚乙烯多。熱分析方法

33、課件1350100150200TCo吸熱放熱dQ/dt2圖圖3-37 聚丙烯聚丙烯(3)、聚乙烯、聚乙烯(2)和它們的共混物和它們的共混物(1)的的DSC曲線曲線 熱分析方法課件 為了獲得符合工程要求的塑料，通常采用共聚和共混的方為了獲得符合工程要求的塑料，通常采用共聚和共混的方法。例如脆性的聚丙烯往往與聚乙烯共混或共聚增加它的法。例如脆性的聚丙烯往往與聚乙烯共混或共聚增加它的柔性。關(guān)于聚丙烯和聚乙烯共混物的成分可分別根據(jù)它們?nèi)嵝浴ｊP(guān)于聚丙烯和聚乙烯共混物的成分可分別根據(jù)它們的熔融峰面積計(jì)算，因?yàn)樵诠不煳镏兴鼈兏髯员３直旧淼牡娜廴诜迕娣e計(jì)算，因?yàn)樵诠不煳镏兴鼈兏髯员３直旧淼娜廴谔匦?，如圖熔融特

34、性，如圖3-37所示。所示。 當(dāng)聚乙烯與聚丙烯混合時(shí)，通常聚乙烯與聚丙烯共聚成乙當(dāng)聚乙烯與聚丙烯混合時(shí)，通常聚乙烯與聚丙烯共聚成乙烯烯/丙烯的嵌段共聚物。在嵌段共聚物中丙烯鏈段保存著丙烯的嵌段共聚物。在嵌段共聚物中丙烯鏈段保存著均聚物的結(jié)晶度和高溫特性，而在一定間距上的乙烯鏈段均聚物的結(jié)晶度和高溫特性，而在一定間距上的乙烯鏈段則具有抗沖擊性能，顯然這種嵌段共聚物的抗沖擊性能與則具有抗沖擊性能，顯然這種嵌段共聚物的抗沖擊性能與聚乙烯含量有關(guān)。圖聚乙烯含量有關(guān)。圖3-36為不同組成的聚丙烯為不同組成的聚丙烯/聚乙烯聚乙烯共聚物的共聚物的DSC曲線，峰溫較低的為乙烯鏈段的熔融峰，曲線，峰溫較低的為乙

35、烯鏈段的熔融峰，較高的為丙烯鏈段的熔融峰。經(jīng)沖擊試驗(yàn)表明含乙烯鏈段較高的為丙烯鏈段的熔融峰。經(jīng)沖擊試驗(yàn)表明含乙烯鏈段少的試樣抗沖擊性能差。少的試樣抗沖擊性能差。熱分析方法課件 其基本原理是：其基本原理是：共聚物呈現(xiàn)出單一的玻璃共聚物呈現(xiàn)出單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；共混物，如果發(fā)生相分離則化轉(zhuǎn)變溫度；共混物，如果發(fā)生相分離則顯示出兩個(gè)純組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。顯示出兩個(gè)純組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。熱分析方法課件熱分析方法課件 自六十年代開始，熱重法在研究高聚物性質(zhì)上已自六十年代開始，熱重法在研究高聚物性質(zhì)上已獲得大量應(yīng)用。這方面的研究工作不僅在應(yīng)用上獲得大量應(yīng)用。這方面的研究工作不僅在應(yīng)用上而且在高聚物理

36、論上都有很大價(jià)值。所涉及的研而且在高聚物理論上都有很大價(jià)值。所涉及的研究工作大致有下列幾個(gè)方面：究工作大致有下列幾個(gè)方面：測(cè)定高聚物的熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)和構(gòu)測(cè)定高聚物的熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)和構(gòu) 型的關(guān)系以及添加劑對(duì)高聚物性質(zhì)的影響。型的關(guān)系以及添加劑對(duì)高聚物性質(zhì)的影響。高聚物熱降解過(guò)程和機(jī)理。高聚物熱降解過(guò)程和機(jī)理。高聚物的降解動(dòng)力學(xué)。高聚物的降解動(dòng)力學(xué)。熱分析方法課件熱分析方法課件近三十年來(lái)，高聚物的發(fā)展是驚人的，特別是，近三十年來(lái)，高聚物的發(fā)展是驚人的，特別是，為了滿足宇航工業(yè)的要求而研制出的各種各樣耐為了滿足宇航工業(yè)的要求而研制出的各種各樣耐高溫的高聚物。關(guān)于高聚物熱穩(wěn)定性的評(píng)

37、價(jià)至今高溫的高聚物。關(guān)于高聚物熱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)至今已作了大量研究工作。測(cè)定高聚物相對(duì)穩(wěn)定性的已作了大量研究工作。測(cè)定高聚物相對(duì)穩(wěn)定性的方法有：非等溫?zé)嶂胤?、等溫?zé)嶂胤?、差熱分析、方法有：非等溫?zé)嶂胤?、等溫?zé)嶂胤ā⒉顭岱治?、熱機(jī)械分析等等。熱機(jī)械分析等等。其中以非等溫?zé)嶂胤ㄊ褂玫米钇渲幸苑堑葴責(zé)嶂胤ㄊ褂玫米顬閺V泛。為廣泛。例如利用熱重法獲得例如利用熱重法獲得6種耐高溫的高聚物：種耐高溫的高聚物：聚砜、聚碳酸酯、聚酰亞胺薄膜、聚芳酰胺、聚聚砜、聚碳酸酯、聚酰亞胺薄膜、聚芳酰胺、聚苯醚、聚苯并咪唑的具有明顯差別的熱降解曲線，苯醚、聚苯并咪唑的具有明顯差別的熱降解曲線，見圖見圖6-2-1。熱分析方法課件

38、(1) 高聚物熱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)高聚物熱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)圖圖6-2-1 熱重法評(píng)價(jià)高聚物的熱穩(wěn)定性熱重法評(píng)價(jià)高聚物的熱穩(wěn)定性1. 聚苯酰胺；聚苯酰胺；2. 聚碳酸酯；聚碳酸酯；3. 聚苯醚；聚苯醚；4. 聚酰亞胺薄膜；聚酰亞胺薄膜；5. 聚苯并咪唑；聚苯并咪唑；6. 聚砜聚砜熱分析方法課件由于通常從熱重曲線測(cè)得的高聚物的分解溫度在很由于通常從熱重曲線測(cè)得的高聚物的分解溫度在很大程度上取決于實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法，所以嚴(yán)格地大程度上取決于實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法，所以嚴(yán)格地對(duì)比高聚物的熱穩(wěn)定性只能在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)對(duì)比高聚物的熱穩(wěn)定性只能在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行。行。Chiu在相同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定了聚氯乙烯在相同實(shí)

39、驗(yàn)條件下測(cè)定了聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、高壓聚）、高壓聚乙烯（乙烯（HPPE）、聚四氟乙烯（）、聚四氟乙烯（PTFE）和芳香聚四）和芳香聚四酰亞胺（酰亞胺（PI）的熱重曲線，如圖）的熱重曲線，如圖6-2-2所示。所示。根據(jù)熱重曲線能夠很簡(jiǎn)便地比較高聚物的熱穩(wěn)定性。根據(jù)熱重曲線能夠很簡(jiǎn)便地比較高聚物的熱穩(wěn)定性。顯然，這種對(duì)比方法只要嚴(yán)格控制好實(shí)驗(yàn)條件可以顯然，這種對(duì)比方法只要嚴(yán)格控制好實(shí)驗(yàn)條件可以獲得比較可靠的結(jié)果。獲得比較可靠的結(jié)果。熱分析方法課件熱分析方法課件實(shí)際上，在解釋非等溫?zé)嶂厍€時(shí)關(guān)于高聚物熱實(shí)際上，在解釋非等溫?zé)嶂厍€時(shí)關(guān)于高聚物熱穩(wěn)定

40、的臨界溫度的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。至今，所采用穩(wěn)定的臨界溫度的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。至今，所采用的標(biāo)準(zhǔn)有下列幾種：的標(biāo)準(zhǔn)有下列幾種：拐點(diǎn)溫度、起始失重溫度、拐點(diǎn)溫度、起始失重溫度、最大失重速率溫度、積分程序分解溫度預(yù)定的失最大失重速率溫度、積分程序分解溫度預(yù)定的失重百分?jǐn)?shù)溫度、外推起始溫度和外推終止溫度等重百分?jǐn)?shù)溫度、外推起始溫度和外推終止溫度等等。等。現(xiàn)僅對(duì)其中幾種標(biāo)準(zhǔn)作如下簡(jiǎn)要的介紹和討現(xiàn)僅對(duì)其中幾種標(biāo)準(zhǔn)作如下簡(jiǎn)要的介紹和討論。論。Wrasidlo等等He氣下利用熱重法研究了幾種雜環(huán)氣下利用熱重法研究了幾種雜環(huán)高聚物的氧化性和熱降解。這些雜環(huán)高聚物包括高聚物的氧化性和熱降解。這些雜環(huán)高聚物包括聚苯并咪唑、

41、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚喹喔聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚喹喔啉以及聚酰亞胺。所測(cè)定的相對(duì)熱穩(wěn)定的結(jié)果列啉以及聚酰亞胺。所測(cè)定的相對(duì)熱穩(wěn)定的結(jié)果列于表于表2-9。熱分析方法課件高聚物高聚物起始失重溫起始失重溫度度最大失重速最大失重速率溫度率溫度最大失重速率最大失重速率%/min聚苯并噻唑聚苯并噻唑6357501.1聚酰亞胺聚酰亞胺5607000.5聚苯并咪唑聚苯并咪唑5856901.8聚苯并噁唑聚苯并噁唑5506751.1聚喹喔啉聚喹喔啉5205501.0熱分析方法課件他們根據(jù)這些高聚物的起始失重溫度和他們根據(jù)這些高聚物的起始失重溫度和最大失重速率溫度所得的熱穩(wěn)定性次序最大失重速率溫

42、度所得的熱穩(wěn)定性次序與與Ehlers發(fā)表的數(shù)據(jù)并不一致。后者發(fā)表的數(shù)據(jù)并不一致。后者認(rèn)為聚苯并噁唑要比聚酰亞胺穩(wěn)定得多。認(rèn)為聚苯并噁唑要比聚酰亞胺穩(wěn)定得多。通常在氦氣中復(fù)雜降解機(jī)理的熱重曲線通常在氦氣中復(fù)雜降解機(jī)理的熱重曲線會(huì)顯得更為復(fù)雜，相反地，氧化降解的會(huì)顯得更為復(fù)雜，相反地，氧化降解的失重曲線要簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樵诳諝庵懈呤е厍€要簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樵诳諝庵懈呔畚锟删畚锟?00%揮發(fā)，最大失重速率要揮發(fā)，最大失重速率要比氦氣中高比氦氣中高3-5倍，并且在空氣中最大倍，并且在空氣中最大失重速率溫度也比在氦氣中高失重速率溫度也比在氦氣中高50-100。熱分析方法課件該法是根據(jù)失重曲線下面的面積來(lái)分析

43、高該法是根據(jù)失重曲線下面的面積來(lái)分析高聚物的熱穩(wěn)定性。將所有要對(duì)比的高聚物聚物的熱穩(wěn)定性。將所有要對(duì)比的高聚物處在相同的程序條件下，測(cè)定處在相同的程序條件下，測(cè)定25-900溫度范圍內(nèi)的熱重曲線，如圖溫度范圍內(nèi)的熱重曲線，如圖2-24所示。所示。先將先將TG曲線下的面積曲線下的面積A（OAFG部分）以部分）以占圖總面積（占圖總面積（OACG部分）的分?jǐn)?shù)表示，部分）的分?jǐn)?shù)表示，即即A=OACG面積面積OAFG(2-30)熱分析方法課件A= OACGOAFG熱分析方法課件然后，通過(guò)下列方程式把然后，通過(guò)下列方程式把A轉(zhuǎn)換成溫度轉(zhuǎn)換成溫度TA： (2-31)TA是一個(gè)假設(shè)溫度。并假定所研究的高聚物在

44、是一個(gè)假設(shè)溫度。并假定所研究的高聚物在990以前是完全揮發(fā)的。以前是完全揮發(fā)的。由于所對(duì)比的材料多數(shù)具有難揮發(fā)的成分，在由于所對(duì)比的材料多數(shù)具有難揮發(fā)的成分，在900以前不能完全揮發(fā)，所以還要引進(jìn)一個(gè)校以前不能完全揮發(fā)，所以還要引進(jìn)一個(gè)校正因子正因子K。K為為25到到TA溫度的溫度的TG曲線下的面曲線下的面積（積（DAHE部分）與由部分）與由TA和剩余重量部分所圍和剩余重量部分所圍成的矩形面積（成的矩形面積（DABE部分）之比。于是通過(guò)下部分）之比。于是通過(guò)下列關(guān)系可求得積分程序分解溫度值：列關(guān)系可求得積分程序分解溫度值：25875ATAIPDTKA+25875=C。( )(2-32)熱分析方

45、法課件高高 聚聚 物物積分程序分解溫度積分程序分解溫度聚苯乙烯聚苯乙烯395順式丁烯二酸酐固化的環(huán)氧樹脂順式丁烯二酸酐固化的環(huán)氧樹脂405有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃345尼龍尼龍-66419聚四氟乙烯聚四氟乙烯555基倫基倫-F410氟橡膠氟橡膠A460硅樹脂硅樹脂505熱分析方法課件積分程序分解溫度是衡量高聚物熱穩(wěn)定性的一種指標(biāo)，積分程序分解溫度是衡量高聚物熱穩(wěn)定性的一種指標(biāo)，是一種具有實(shí)用價(jià)值和通用性的指標(biāo)。是一種具有實(shí)用價(jià)值和通用性的指標(biāo)。Happey42采用積分程序分解溫度法測(cè)定了纖維的采用積分程序分解溫度法測(cè)定了纖維的IPDT值，并以值，并以此對(duì)比了各種天然和合成的纖維材料的熱穩(wěn)定性。此對(duì)比了

46、各種天然和合成的纖維材料的熱穩(wěn)定性。雖然熱重法衡量熱穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)有許多種，但是通常采雖然熱重法衡量熱穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)有許多種，但是通常采用起始分解溫度用起始分解溫度TD作為評(píng)定高聚物熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。作為評(píng)定高聚物熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。實(shí)際上，根據(jù)熱重曲線確定起始分解溫度實(shí)際上，根據(jù)熱重曲線確定起始分解溫度TD是很困難是很困難的。于是提出以各種失重百分?jǐn)?shù)的溫度作為評(píng)價(jià)熱穩(wěn)定的。于是提出以各種失重百分?jǐn)?shù)的溫度作為評(píng)價(jià)熱穩(wěn)定性的指標(biāo)，性的指標(biāo)，例如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)局規(guī)定失重例如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)局規(guī)定失重20%和和50%兩兩點(diǎn)連線與基線交點(diǎn)作為分解溫度。還有以失重點(diǎn)連線與基線交點(diǎn)作為分解溫度。還有以失重1%、10%和和50%的

47、溫度作為評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)等等。最近，有的溫度作為評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)等等。最近，有不少研究者采用失重不少研究者采用失重1%的溫度（的溫度（T1%）作為熱穩(wěn)定）作為熱穩(wěn)定性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。主要由于這種方法很簡(jiǎn)便，而且受試樣主要由于這種方法很簡(jiǎn)便，而且受試樣重量和加熱速率的影響要比起始分解溫度法小得多。重量和加熱速率的影響要比起始分解溫度法小得多。 熱分析方法課件圖圖225高聚物的高聚物的TG曲線曲線熱分析方法課件Cullis等對(duì)一些有機(jī)高聚物的熱穩(wěn)定性進(jìn)等對(duì)一些有機(jī)高聚物的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究和對(duì)比，他們用行了研究和對(duì)比，他們用10mg試樣，在試樣，在氮?dú)夂偷獨(dú)夂?0/min升溫速率下測(cè)定了升溫速率下測(cè)

48、定了TD和和T1%值，數(shù)據(jù)列于表值，數(shù)據(jù)列于表2-11中。有關(guān)高聚中。有關(guān)高聚物的特征熱重曲線如圖物的特征熱重曲線如圖2-25所示。所示。 熱分析方法課件聚氧化甲烯聚氧化甲烯503548聚甲基異丁烯酸酯聚甲基異丁烯酸酯528555聚丙烯聚丙烯531588低壓聚乙烯低壓聚乙烯490591高壓聚乙烯高壓聚乙烯506548聚苯乙烯聚苯乙烯436603ABC共聚物共聚物440557聚丁二烯聚丁二烯482507聚異戊二烯聚異戊二烯460513棉花棉花379488熱分析方法課件聚乙烯醇聚乙烯醇337379羊毛羊毛413463尼龍尼龍-6583硅油硅油418450聚偏二氟乙烯聚偏二氟乙烯628683聚氯乙烯

49、聚氯乙烯356457聚四氟乙烯聚四氟乙烯746775熱分析方法課件聚丁二烯重量聚丁二烯重量mgTD KT1% K9.652456419.052156236.550856278.2482567熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件熱分析方法課件lArnold對(duì)高溫聚合物的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性與對(duì)高溫聚合物的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)關(guān)系作了全面的總結(jié)和討論。他認(rèn)為結(jié)構(gòu)關(guān)系作了全面的總結(jié)和討論。他認(rèn)為比較好的方法。如果所選擇的溫度合比較好的方法。如果所選擇的溫度合適，可由適，可由熱分析方法課件 (2) 添加劑對(duì)高聚物熱穩(wěn)定性影響的測(cè)定添加劑對(duì)高聚物熱穩(wěn)定性影響的測(cè)定 通常使用的高聚物中往往加入各種各樣的添

50、加劑通常使用的高聚物中往往加入各種各樣的添加劑來(lái)改善高聚物的性能，可是這些添加劑的加入會(huì)來(lái)改善高聚物的性能，可是這些添加劑的加入會(huì)給高聚物的熱穩(wěn)定性帶來(lái)較大的影響。給高聚物的熱穩(wěn)定性帶來(lái)較大的影響。 Tompa研究了增能添加劑如高氯酸銨、氯化銨、研究了增能添加劑如高氯酸銨、氯化銨、(CH3)4NClO4和和(CH3)4NCl等等對(duì)聚醛樹脂、等等對(duì)聚醛樹脂、聚酯和聚酰胺熱穩(wěn)定性的影響。對(duì)熱穩(wěn)定性的影聚酯和聚酰胺熱穩(wěn)定性的影響。對(duì)熱穩(wěn)定性的影響可在氮?dú)饣蚩諝鈿夥障峦ㄟ^(guò)等溫或非等溫?zé)嶂仨懣稍诘獨(dú)饣蚩諝鈿夥障峦ㄟ^(guò)等溫或非等溫?zé)嶂胤y(cè)定。各種增能添加劑對(duì)聚甲醛樹脂的影響的法測(cè)定。各種增能添加劑對(duì)聚甲醛樹

51、脂的影響的測(cè)定結(jié)果如圖測(cè)定結(jié)果如圖2-27所示?？汕宄吹剑尽？汕宄吹?，熱分析方法課件圖圖227 NH4ClO4和和NH4Cl對(duì)聚甲醛樹脂熱降解性的影對(duì)聚甲醛樹脂熱降解性的影響響1. 2NH4ClO4；2. 2NH4Cl；3. 2(CH3)4NClO3 4. 2(CH3)4NCl；5. 聚甲醛樹脂聚甲醛樹脂熱分析方法課件通過(guò)一系列的研究表明，添加劑的酸性越強(qiáng)聚甲醛樹脂熱通過(guò)一系列的研究表明，添加劑的酸性越強(qiáng)聚甲醛樹脂熱穩(wěn)定性下降越多，并且添加劑可降低活化能穩(wěn)定性下降越多，并且添加劑可降低活化能30-88%。熱重法測(cè)定高聚物的成分是極為方便的。熱重法測(cè)定高聚物的成分是極為方便的。例如測(cè)定添

52、例如測(cè)定添加無(wú)機(jī)填料的聚苯醚的成分時(shí)，試樣先在氮?dú)鈿饬髦屑訜?，加無(wú)機(jī)填料的聚苯醚的成分時(shí)，試樣先在氮?dú)鈿饬髦屑訜?，達(dá)到分解溫度（達(dá)到分解溫度（450-550）以后，自動(dòng)氣體轉(zhuǎn)換開關(guān)立）以后，自動(dòng)氣體轉(zhuǎn)換開關(guān)立即與空氣氣流接通，碳被氧化成即與空氣氣流接通，碳被氧化成CO2。熱重曲線中出現(xiàn)第。熱重曲線中出現(xiàn)第二個(gè)失重平臺(tái)。最后得到的穩(wěn)定殘?jiān)鼮槎栊缘臒o(wú)機(jī)填料和二個(gè)失重平臺(tái)。最后得到的穩(wěn)定殘?jiān)鼮槎栊缘臒o(wú)機(jī)填料和灰分，如圖灰分，如圖2-28所示。所示。熱分析方法課件 圖圖228 添加填料的聚苯醚添加填料的聚苯醚TG曲線曲線分析結(jié)果為：聚苯醚分析結(jié)果為：聚苯醚、含碳量、含碳量、殘?jiān)俊堅(jiān)?。熱分析?/p>

53、法課件圖圖229 聚四氟乙烯和縮醛混合物的聚四氟乙烯和縮醛混合物的TG曲線曲線熱重法也可用于高聚物的混合物的測(cè)定，例如聚四氟乙烯與縮醛混聚物熱重法也可用于高聚物的混合物的測(cè)定，例如聚四氟乙烯與縮醛混聚物的相對(duì)含量可通過(guò)熱重曲線很方便地分析出來(lái)，見上圖。在的相對(duì)含量可通過(guò)熱重曲線很方便地分析出來(lái)，見上圖。在TGTG曲線上明曲線上明確地表示出該混聚物含有縮醛樹脂確地表示出該混聚物含有縮醛樹脂80%80%和聚四氟乙烯和聚四氟乙烯20%20%。(3) 高聚物中共混物的測(cè)定高聚物中共混物的測(cè)定熱分析方法課件l 在塑料加工過(guò)程中逸出的揮發(fā)性物質(zhì)，即使在塑料加工過(guò)程中逸出的揮發(fā)性物質(zhì)，即使極少量的水分、單體或溶劑都會(huì)產(chǎn)生小的氣極少量的水分、單體或溶劑都會(huì)產(chǎn)生小的氣泡，而使產(chǎn)品的外觀和性能受到影響。熱重泡，而使產(chǎn)品的外觀和性能受到影響。熱重法能有效地檢測(cè)出在加工前塑料所含有的揮法能有效地檢測(cè)出在加工前塑料所含有的揮