第7章熱分析法

第七章熱分析方法熱分析學習要點1.了解熱分析、DSC等概念2.熟知TG與DTG、DSC與DTA的原理及區(qū)別2.1熟知它們的譜圖所提供的信息、坐標各代表的意義3.理解并運用—3.1TG的定性分析—聚合物的耐熱性比較3.2TG分析聚合物基復合材料的成分含量3.2DTA及DSC鑒別共混物的相容性3.3DSC測定結晶聚合物的結晶度第一節(jié)熱分析方法的概述是測量物質的物理或化學參數(shù)對溫度的依賴關系的一種分析技術。熱分析方法的定義與分類熱分析組織：國際熱分析協(xié)會（InternationalConfederationforThermalAnalysis）ICTA熱分析（thermalanalysis）：在程序控制溫度條件下，測量物質的物理性質隨溫度變化的函數(shù)關系的技術。物質的物理性質的變化，即狀態(tài)的變化，總是用溫度T這個狀態(tài)函數(shù)來量度的。數(shù)學表達式為F=f（T）其中F是一個物理量，T是物質的溫度。物理性質，包括質量（m）、溫度（T）、熱焓變化（△H）、尺寸、機械特性、聲學特性、光學特性、電學特性以及磁學特性等。所謂程序控制溫度，就是把溫度看著是時間的函數(shù)。在熱分析中，程序控制溫度包括線性升溫或線性降溫、恒溫、循環(huán)或非線性升溫和非線性降溫，近年在差示掃描量熱法中，還發(fā)展了調制程序控制溫度程序技術，豐富了熱分析內容。熱分析定義中的物質，是指被分析的試樣以及在分析過程中試樣的反應產物，包括中間產物。取T=（）其中是時間，則F=f（T）或f（）主要熱分析方法分類TMA譜圖PE公司的DMA分析儀DMA譜圖熱分析方法的發(fā)展TG-DSC聯(lián)用TG-IR聯(lián)用TG-IR譜圖第二節(jié)熱重法、微商熱重法及其應用熱重法又稱熱失重法（thermograimetry，TG）：在程序控溫下，測量物質的質量與溫度(或時間)關系的一種法。其數(shù)學表達式為：ΔW=f（T）或（τ）ΔW為重量變化，T是絕對溫度，τ是時間。熱重法試驗得到的曲線稱為熱重曲線。TG曲線以質量（或百分率%）為縱坐標，從上到下表示減少，以溫度或時間作橫坐標，從左自右增加，試驗所得的TG曲線，對溫度或時間的微分可得到一階微商曲線DTG和二階微商曲線DDTG

TG曲線一.TG及DTG的測試原理TG：也有文獻縮寫為TGA熱重分析儀(ThermogravimetryAnalyzer)

廣泛用于各類材料的研究開發(fā)，工藝優(yōu)化與質量控制。穩(wěn)定性；吸附與解吸；成分分析；水分與揮發(fā)物；分解過程；氧化與還原；添加劑與填充劑影響；分解動力學研究。

TGA坩堝耐弛公司產品熱重分析儀-TA公司TGA坩堝熱失重曲線2.TG及DTG在高分子材料研究中的應用(一)高分子材料熱穩(wěn)定性的評價簡單的相同條件比較法關鍵溫度表示法ipdt法最大失重速度法ISO法和ASTM法簡單的相同條件比較法不同縮醛結構的PVB的TGA曲線關鍵溫度表示法最大失重速度法(二)高分子材料中添加劑的分析TGAofPP/CaCO3復合材料(三)高分子材料的共聚物和共混物的分析TG的其它應用(四)高分子材料中揮發(fā)物的分析(五)高分子材料中水分(含濕量)的測定(六)高分子材料氧化誘導期的測定(七)高分子材料固化過程分析(八)高分子材料熱分解動力學研究(七)高分子材料固化過程分析熱分解動力學研究方法1、差示法2、多種加熱速率法多種加熱速率法第三節(jié)熱差分析法及差示掃描量熱法及其應用一、熱差分析法(DTA)二、差示掃描量熱法(DSC)DTA與DSC比較DTA：ΔT~TDSC：ΔE~TDSC性能優(yōu)于DTADSC測定熱量比DTA準確DSC分比率、重復性優(yōu)于DTADSC靈敏度、精確度更高DSC樣品量更少DSC在高分子領域應用更廣差示掃描量熱儀DifferentialScanningCalorimeter美國TA公司德國耐馳公司美國PerkinElmer

DTA和DSC應用中必須注意的問題1.譜圖反映的物理、化學變化(結晶、熔融、氧化、分解)2.樣品量:過多則會影響熱效應溫度的準確測量，妨礙兩相鄰熱效應峰的分離等。3.升溫速率：影響峰形與峰位，升溫速度過快使熱轉變溫度往高溫方向偏移4.氣氛5.熱歷史（加工溫度、熱處理時間與速度、放置的溫度與時間三、DTA及DSC在高分子材料分析中的應用1.聚合物玻璃化轉變溫度Tg的測定2.聚合物結晶熔點Tm及結晶度的測定3.聚合物氧化和熱裂解的研究4.比熱容的測定5.純度的測定6.高分子材料加工工藝溫度的預測圖片引自：MaterialsResearchBulletin2006,41:298-306聚合物的氧化一般是放熱反應熱塑性材料的注射成型溫度的確定Tg：玻璃化轉變