熱分析技術(shù)TGDSC材料研究方法與實驗課件

1、材料現(xiàn)代研究方法-熱分析技術(shù)大綱-熱分析熱分析簡介差熱分析(DTA)差示掃描量熱法(DSC)熱重分析與微分熱重(TG,DTG)TG在材料科學(xué)中的應(yīng)用熱分析聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展與熱分析儀器的改進熱分析簡史1780 年，英國的Higgins 使用天平研究石灰粘結(jié)劑和生石灰受 熱重量變化。1899年，英國的Roberts-Austen第一次使用了差示熱電偶和參比 物，大大提高了測定的靈敏度。正式發(fā)明了差熱分析（DTA） 技術(shù)。1903年，Tammann首次提出“熱分析”術(shù)語。1915年，日本的本多光太郎，在分析天平的基礎(chǔ)上研制了“熱天平”即熱重法（TG），后來法國人也研制了熱天平技術(shù)。1945年，首批商品

2、化熱分析天平生產(chǎn)。1964年，美國的Watson和ONeill在DTA技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了差 示掃描量熱法（DSC），美國PE公司最先生產(chǎn)了差示掃描量 熱儀，為熱分析熱量的定量作出了貢獻(xiàn)。1. 熱分析的定義與分類熱分析定義目前得到普遍認(rèn)可的熱分析定義為：熱分 析是在規(guī)定的氣氛中測量樣品的性質(zhì)隨時間或 溫度的變化、并且樣品的溫度是程序控制的一 類技術(shù)。程控溫度：T=f（t），可是線性、對數(shù)或倒數(shù) 程序P=f（t）=f（T或t）其中：P-物理性質(zhì)，T-溫度，t-時間1. 熱分析的定義與分類主要熱分析的分類定義中樣品的“性質(zhì)”包括質(zhì)量變化、轉(zhuǎn) 變與相變、熱焓與比熱的變化、結(jié)晶、熔融、 吸附尺寸改變、機

3、械性質(zhì)以及光、聲、電、磁 學(xué)性質(zhì)等。o物理性質(zhì)方法 名稱定義典型 曲線熱重法Thermogravimetry（TG）在程控溫度下，測量物質(zhì)的 質(zhì)量與溫度關(guān)系的技術(shù)。橫 軸為溫度或時間，從左到右 逐漸增加；縱軸為質(zhì)量，自 上向下逐漸減少質(zhì)量微商熱重法 Derivative Thermogravimetry（DTG）將熱重法得到的熱重曲線對 時間或溫度一階微商的方法 橫軸同上；縱軸為重量變化 速率逸出氣體檢測Evolved Gas Detection（EGD）在程控溫度下，定性檢測從 物質(zhì)中逸出揮發(fā)性產(chǎn)物與溫 度關(guān)系的技術(shù)（指明檢測氣 體的方法）熱分析方法的分類及其定義物理性質(zhì)方 法名 稱定義典

4、型曲 線質(zhì)量逸出氣體分析Evolved Gas Analysis（EGA）在程控溫度下，測量從物質(zhì)中 釋放出的揮發(fā)性產(chǎn)物的性 質(zhì)和（或）數(shù)量與溫度關(guān) 系的技術(shù)（指分析方法）等壓質(zhì)量變化測定Isobaric Mass ChangeDetermination（IMCD）在程控溫度下，使揮發(fā)性產(chǎn)物 的分壓恒定，測定物質(zhì)的 平衡重量與溫度的關(guān)系， 曲線為等壓重量變化，坐 標(biāo)同上放射性熱分析Emanation Thermal Analysis（ETA）在程控溫度下，測量物質(zhì)釋放 出放射性氣體的性質(zhì)和量 與溫度的關(guān)系熱顆粒分析Thermoparticulate Analysis（TPA）在程控溫度下，測量

5、物質(zhì)釋放 出的粒子的量與溫度的關(guān) 系熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方法 名稱定義典型 曲線焓（熱量）差示掃描量熱法Differential Scanning Calorimetry（DSC）（1）Power- Compensation DSC（2）Heat-Flux DSC在程控溫度下，測量 輸入到物質(zhì)和參比物 之間的功率差與溫度 關(guān)系的技術(shù)。橫軸同 上；縱軸為熱流率， 有兩種：功率補償DSC熱流DSC熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方 法名 稱定義典 型 曲線加熱曲線測定Heating Curve Determination測量物質(zhì)的溫度與程控溫度之間的關(guān)系加熱速率曲線He

6、ating Rate Curve加熱曲線對時間的一次微商即dT/dt對時間作圖所得的曲線溫度加熱速率倒數(shù)曲線Inverse Heating Rate Curve加熱曲線對溫度的一次微商，如dt/dT對時間或溫度作圖在程控溫度下，測量物質(zhì)和參比 物之間的溫度差與溫度關(guān)系的 技術(shù)。橫軸為溫度或時間，從 左到右逐漸增加；縱軸為溫度 差，向上表示放熱，向下表示 吸熱差熱分析Differential Thermal Analysis（DTA）定量差熱分析Quantitative DTA能得到能量，和其他定量結(jié)果的DTA熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方 法名 稱定義典 型 曲線尺寸熱膨脹法Ter

7、modilatometry（linear；volume）（TD）在程控溫度下，測量物質(zhì) 在可忽略負(fù)荷時的尺寸 與溫度關(guān)系的技術(shù)。其 中有線熱膨脹法和體膨 脹法熱機械分析Thermomechanical Analysis（TMA）（length or volume）在程控溫度下，測量物質(zhì) 在非振動負(fù)荷下的形變 與溫度關(guān)系的技術(shù)。負(fù)荷方式有拉、壓、彎、 扭、針入等力學(xué) 性 質(zhì)動態(tài)熱機械法Dynamic Thermomechanometry；Dynamic Mechanical Analysis (DMA)Torsional Braid Analysis (TBA)在程控溫度下，測量物質(zhì) 在振動負(fù)荷

8、下的動態(tài)模 量和（或）力學(xué)損耗與 溫度關(guān)系的技術(shù)。其方法有懸臂梁法、振簧法、 扭擺法、扭辮法和粘彈 譜法等熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方法 名稱定義典 型曲 線熱電學(xué)法Thermoelectrometry在程控溫度下，測量物質(zhì)的 電學(xué)特性與溫度關(guān)系的技 術(shù)。常用測量電阻、電導(dǎo) 和電容電學(xué)性質(zhì)熱介電法ThermodielectricAnalysis Dynamic DielectricAnalysis（DDA）在程控溫度下，測量物質(zhì)在 交變電場下的介電常數(shù)和（或）損耗與溫度關(guān)系的 技術(shù)熱釋電法Thermal StimulaticCurrentAnalysis（TSCA）先將物質(zhì)在高電

9、壓場中極化（高溫下）再速冷凍結(jié)電 荷。然后在程控溫度下測 量釋放的電流與溫度的關(guān) 系熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方法 名稱定義典型曲 線熱光學(xué)法Thermophotometry在程控溫度下，測 量物質(zhì)的光學(xué)特 性與溫度關(guān)系的 技術(shù)光學(xué)性質(zhì)熱光譜法Thermospectrometry在程控溫度下，測 量物質(zhì)在一定特 征波長下透過率 和吸光系數(shù)與溫 度關(guān)系的技術(shù)熱折光法Thermorefractometry在程控溫度下，測 量物質(zhì)折光指數(shù) 與溫度關(guān)系的技 術(shù)熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)典 型曲線光 學(xué) 性 質(zhì)熱釋光法Thermoluminesence在程控溫度下， 測量物質(zhì)

10、發(fā)光 強度與溫度關(guān) 系的技術(shù)熱顯微鏡法Thermomicroscopy在程控溫度下， 用顯微鏡觀察 物質(zhì)形態(tài)變化 與溫度關(guān)系的 技術(shù)熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）方法 名稱定義物理性質(zhì)方法 名稱定義典型曲 線聲 學(xué) 性 質(zhì)熱發(fā)聲法Thermosonimetry在程控溫度下， 測量物質(zhì)發(fā)出 的聲音與溫度 關(guān)系的技術(shù)熱傳聲法Thermoacoustimetry在程控溫度下， 測量通過物質(zhì) 后的聲波特性 與溫度關(guān)系的 技術(shù)磁學(xué)性質(zhì)熱磁法Thermomagnetometry在程控溫度下， 測量物質(zhì)的磁 化率與溫度關(guān) 系的技術(shù)熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）物理性質(zhì)方 法名 稱定義典 型曲 線同時聯(lián)用

11、技 術(shù) Simultaneous Techniques在程控溫度下，對一個試樣同時采用 兩種或多種熱分析技術(shù)。例如熱重法 和差熱分析聯(lián)用，即以TG-DTA表示聯(lián)用技術(shù)MultipleTechniques耦合聯(lián)用技 術(shù)CoupledSimultaneous Techniques在程控溫度下，對一個試樣同時采用 兩種或多種分析技術(shù)，而所用的這兩 種儀器是通過一個接口（interface） 相連接。例如差熱分析或熱重法與質(zhì) 譜聯(lián)用，并按測量時間上的次序，標(biāo) 以DTA-MS或TG-MS(GC)間歇聯(lián)用技 術(shù) Discontinuous Simultaneous Techniques對同一試樣應(yīng)用兩種分

12、析技術(shù)，而對 第二分析技術(shù)的取樣是不連續(xù)的。如 差熱分析和氣相色譜的間歇聯(lián)用熱分析方法的分類及其定義（續(xù)表）熱分析常用術(shù)語熱分析曲線（Curve） 在程控溫度下，用熱分析儀掃描 出的物理量與溫度或時間的關(guān)系曲線，指熱分析儀器直接 給出的原曲線。升溫速率（dT/dt或，Heating rate）程控溫度對時間 的變化率。其值可正、負(fù)或為零，且不一定是常數(shù)。單位 為K/min或/min。在程控溫度下，兩相同物理量程控溫度下，物理量對溫度差或差示（Differential） 之差。微商或?qū)?shù)（Derivative） 或時間的變化率。熱分析簡稱（Abbreviations）由英語詞頭大寫字母組成， 參

13、見熱分析方法的分類及其定義表。熱分析角注符號（Subscripts）避免用多字母表示。2. 差熱分析差熱分析（DTA）發(fā)展簡史最古老的熱分析技術(shù)是溫度測 量法，始于1821年熱電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，1887年 法國chatelier得到一系列粘土樣品的熱圖譜。 1899年，英國Roberts-Austen發(fā)明了現(xiàn)代差熱 分析。1955年把熱電偶由放在樣品中改放在坩 堝外壁下。2. 差熱分析DTA測試原理定義：DTA是在程控溫度下，測量物質(zhì)與 參比之間的溫差T隨溫度T（或時間t）的變 化關(guān)系的技術(shù)。所得曲線為差熱曲線。T=Ts-TR=f（T或t）組成：爐子，溫度程序控制器，差熱放大 器，記錄儀 。爐子中

14、的核心部件為樣品支持器， 由試樣和參比物容器、熱電偶與支架等組成。 而比較先進的儀器，其控溫、放大后的信號記 錄與數(shù)據(jù)處理均由計算機控制。DTA的基本原理圖如圖所示：2. 差熱分析（3）原理：試樣（s）和參比物（r）分別放在加熱爐內(nèi)相應(yīng)的杯 中（常用鋁坩堝、高溫時用白金、陶瓷坩堝），當(dāng)爐 子按某一程序升、降溫時，測溫?zé)犭娕紲y得參比物的 溫度Tr 并輸入計算機內(nèi)，由計算機控制升溫。差值熱 電偶測得試樣溫度（Ts ）與參比物的溫差T（TsTr）， 經(jīng)放大后輸入計算機，由計算機記錄所有數(shù)據(jù)，并可 對數(shù)據(jù)進行必要的處理，標(biāo)出各種特征值，將數(shù)據(jù)存 儲并最后由繪圖儀繪出DTA曲線。2. 差熱分析（4）瞬間

15、熱行為方程Gray方程，K熱傳導(dǎo)系數(shù)；曲線的導(dǎo)數(shù)。dtdTSdTRSRSR）dtd（TS TR） RCR dH （T T ） R（C Cdtd（T） T CP K RCS其中：R 1 K dtdTR升穩(wěn)速率；RC S系統(tǒng)的時間常數(shù)；dtd (T ) - T2. 差熱分析dT從以上方程可以看到，在任一時刻，R dH可看作下述三項之和：第1項：TsT r為記錄曲線的溫差；)dtdT第2項：R(Crrs C)(為基線的零水平偏移；dtsd (Ts第3項：RCTr )為曲線在任一點上的斜率乘以系統(tǒng)的時間常數(shù) RCs。因此，知道 RCs就可繪制出曲線，直接反映樣品的瞬間熱行為。2. 差熱分析（5）熱效應(yīng)

16、方程Speil方程DTA峰對應(yīng)的熱量式中, A-峰面積，K儀器常數(shù)。對DTA， K隨T 而變化。HAH CT） T （dt KA2. 差熱分析（6）反應(yīng)終點此時即 作dHdt 0 的點為反應(yīng)終點CCSaC T ） Ktln（TCSCaT T exp（ K t）lg（TC Ta） T（或t）圖，偏離直線的點為終點，純金屬的終點在峰頂；PE熔融及結(jié)晶 草酸鈣脫水在從頂點回基線約 1 3處。差熱曲線當(dāng)樣品不出現(xiàn)熱效應(yīng)時，試樣和參考物溫度相同，T=0。當(dāng)試樣出現(xiàn)熱效 應(yīng)時，試樣和參考物溫度 不同，這樣在差示熱電 偶輸出端輸出T的差熱 電勢，將此差熱電勢經(jīng)放 大后記錄下來，就得到一 條反映試樣與參考物之

17、間 溫度差隨溫度（或時間）變化的曲線，即差熱曲線。圖中基線相當(dāng)于T=0， 樣品無熱效應(yīng)發(fā)生，向上 和向下的峰反映了樣品的 放熱、吸熱過程。差熱曲線基線(Baseline)，AB和DE段；峰(Peak)，BCD段；吸熱峰(Endotherm)，T0峰寬(Peak Width)，BD或BD峰高(Peak height)，CF段峰面積(Peak area)，BCDFB起始轉(zhuǎn)變溫度(Initial Ttrans)，TB外推起點(Extrapolated onset)，G峰的位置和形狀BC峰的前沿，CD峰的后沿轉(zhuǎn)變溫度的確定差熱曲線上開始偏離基線的溫 度稱起始轉(zhuǎn)變溫度，但經(jīng)不同 國家不同工作者用不同儀器

18、實 驗的結(jié)果，認(rèn)為用外推法求起 始轉(zhuǎn)變溫度更接近熱力學(xué)平衡 溫度，約有1-3度之差，我們 稱它為外推起始溫度或轉(zhuǎn)變平 衡溫度。外推起始溫度是峰的 前沿最大斜率點的切線（BC） 與外推基線（AB）的交點G,如 圖所示。DTA曲線的影響因素1. 加熱速率的影響隨著升溫速率加快, 溫度滯后 現(xiàn)象嚴(yán)重，因而熱分析曲線的峰 溫向高溫方向移動。如右圖示例29升溫速率對高嶺土DTA曲線的影響DTA曲線的影響因素，2.氣氛的影響1）可以被氧化的試樣在 含氧氣的氣氛中出現(xiàn)氧 化放熱峰，在氮氣或其 它惰性氣氛中就沒有了 氧化放熱峰。2）當(dāng)試樣有氣體產(chǎn)物時 要考慮到環(huán)境氣氛對試 樣反應(yīng)的影響，如右圖 示例：3 2氣

19、氛對白云石CaMg(CO ) DTA曲線的影響白云石在CO2氣 氛中的DTA曲 線1、CO2分壓為88KPa；2、CO2分壓為13.3KPa；3、CO2分壓為6.7KPa。30DTA曲線的影響因素3）壓力的影響在進行氣氛差熱分析時，對于放出氣體或消耗氣體的化學(xué) 反應(yīng)或物理變化，氣氛壓力對平衡溫度有明顯的影響，對 DTA的峰溫有較大變化，如熱分解、升華、汽化、氧化、 還原等。另外，峰溫移動程度還與過程的熱效應(yīng)大小成正 比。實驗證明，氣氛壓力提高，起始溫度、峰頂溫度、終 止溫度都向高溫移動；反之，氣氛壓力越低分解出來的產(chǎn) 物越容易離開樣品表面，促使分解溫度越來越低，同時 DTA曲線的分辨率越低。4

20、）流動氣氛的影響一般在流動態(tài)氣氛中峰溫向低溫移動。31DTA曲線的影響因素3. 試樣量的影響常量型差熱分析儀，試樣量一般在200mg以 上。微型熱分析儀一般在520mg左右，最新儀 器有用16mg的。試樣用量越多，內(nèi)部傳熱 時間越長，形成的溫度梯度越大，DTA峰形 成擴張，分辨率下降，溫度滯后嚴(yán)重。32DTA曲線的影響因素4. 樣品粒度的影響一般認(rèn)為隨顆粒度減少，峰溫降低，峰面積減 小。因為樣品粉碎到一定粒度，結(jié)晶度發(fā)生變 化，試樣內(nèi)能增加，使DTA熱效應(yīng)變小 ，峰溫 降低。5. 試樣裝填的影響試樣的堆積程度對熱傳導(dǎo)和氣氛擴散有明顯影 響，密堆積利于熱傳導(dǎo)而防礙氣體擴散。在進 行一系列的實驗時

21、要保證實驗條件盡量相同。33DTA曲線的影響因素6. 參考物的選取及其影響參考物必須具備兩個條件：第一，在測量溫度范圍內(nèi)無物理化學(xué)變化，否 則它會以相反的信號在記錄儀上出現(xiàn)，如參考 物吸熱則DTA曲線上出現(xiàn)放熱峰。第二，與被測試樣的熱性質(zhì)（比熱、熱傳導(dǎo)率） 要盡可能相同或接近，這樣DTA曲線的基線平 穩(wěn)，漂移小。34DTA曲線的影響因素7. 熱惰性稀釋劑的影響采用熱惰性物質(zhì)稀釋樣品有以下用途：在定量 分析中制備不同濃度的反應(yīng)物試樣；防止試樣 燒結(jié)；降低記錄的熱效應(yīng)；改變試樣與環(huán)境氣 氛之間的接觸狀態(tài)；較小基線漂移；調(diào)整試樣 的熱傳導(dǎo)率；進行特殊的微量分析。35DTA曲線的影響因素8. 儀器方面

22、的影響因素?zé)岱治鰞x的設(shè)計和制造要求樣品容器對稱性好、 熱容量小，對差示熱電偶檢測器要求對稱性好、 熱電勢大、熱容量小、靈敏度高。爐子的恒溫 區(qū)要大，溫度梯度要小。樣品架在爐中的位置 要使試樣與參考物處于完全相同的條件。近代 微量熱分析儀在設(shè)計和制造上都盡量滿足了這 些要求。36DTA曲線的影響因素總之，影響DTA曲線的因素包括三個方面：操 作方面的因素，樣品方面的因素，儀器方面的 因素。理解和掌握這三方面的影響因素對選擇 合適的實驗條件和分析實驗結(jié)果是很有幫助的。37差熱曲線分析與應(yīng)用現(xiàn)象吸熱放熱現(xiàn)象吸熱放熱物 理 原 因結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變化 學(xué) 原 因化學(xué)脫附熔化析出汽化脫水升華分解吸附氧化度降低脫附

23、氧化還原吸收氧化還原反應(yīng) 38依據(jù)差熱分析曲線特征，如各種吸熱與放熱峰的個數(shù)、 形狀及相應(yīng)的溫度等，可定性分析物質(zhì)的物理或化學(xué) 變化過程，還可依據(jù)峰面積半定量地測定反應(yīng)熱。差熱分析中產(chǎn)生放熱峰和吸熱峰的大致原因差熱分析的應(yīng)用（1）定性分析：定性表征和鑒別物質(zhì)，依據(jù)：峰溫、形狀和峰數(shù)目方法：將實測樣品DTA曲線與各種化合物的標(biāo)準(zhǔn)（參考）DTA曲線對照。標(biāo)準(zhǔn)卡片有：薩特勒(Sadtler)研究室出版的卡片約2000張和 麥肯齊(Mackenzie)制作的卡片1662張(分為礦物、無機物與 有機物三部分)。（2）定量分析依據(jù)：峰面積。因為峰面積反映了物質(zhì)的熱效應(yīng)（熱焓）， 可用來定量計算參與反應(yīng)的物

24、質(zhì)的量或測定熱化學(xué)參數(shù)。（3）借助標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，可以說明曲線的面積與化學(xué)反應(yīng)、轉(zhuǎn)變、聚合、熔化等熱效應(yīng)的關(guān)系。39差熱分析的應(yīng)用一凡是在加熱過程中，因 物理化學(xué)變化而產(chǎn)生的 熱效應(yīng)的物質(zhì)均可以利用 差熱分析法加以研究。（一）合金相圖的測定差熱分析的應(yīng)用二（二）玻璃及陶瓷相態(tài)結(jié)構(gòu)的變化玻璃轉(zhuǎn)變結(jié)晶熔化應(yīng)用實例Fig. 2. DTA traces of the mixture of Al2O3 and BaCO3 milled for:(a) 0 h, (b) 5 h and (c) 30 h.3. 差示掃描量熱法1發(fā)展簡史1963年美國E.S.Watson和 E.J.Oneill在DTA技術(shù)基礎(chǔ)上，

25、提出了差示掃 描量熱儀的設(shè)計原理，即動態(tài)零位平衡原理。 初期最高溫度為500，升溫速率也較低，現(xiàn) 在溫度為-175725，為360/min。還發(fā) 展出高壓、高溫（12001600）DSC，自動 化程度也大為提高。3. 差示掃描量熱法2原理（1）定義：DSC是在程控溫度下，測量輸給物 質(zhì)和參比物之間的功率差與溫度關(guān)系的技術(shù)。dHdt f（T或t）普通DTA僅能測量溫差，其大小雖與吸放 熱焓的大小有關(guān)，但由于DTA與試樣內(nèi)的熱阻 有關(guān)，不能定量測量焓變，而DSC可完成這一 任務(wù)。常用的DSC有熱流式與功率補償式兩種。熱流式DSC熱流式DSCa、功率補償DSC方框圖b、功率補償型DSC的原理圖1電爐

26、；2,5容器；3參比物（R）；4支持器； 6試樣（S）；7,8加熱器；9測溫?zé)犭娕迹?0溫差熱電偶圖4.3功率補償式DSC的方框與原理圖功率補償式DSC3. 差示掃描量熱法功率補償方式：R側(cè)以定速升溫，改變S側(cè)的加熱量達(dá)到補償，最合理；同時變化R、S兩側(cè)電流達(dá)到 T 0 ，需計算機 控溫；S放熱，只對 R 側(cè)通電；S 吸熱，只對 S 側(cè)通電，使 T 0 ，對程序控溫影響最大。DSC加熱方式外加熱：用一個爐子加熱，為熱流式DSC（定量DTA）內(nèi)加熱:不用加熱爐,靠支持器中的爐絲加熱,在交流 電的一個半周,用作程序升溫?zé)嵩?另半周做功率補償, 兩半周分別用兩個線路控制.3.差示掃描量熱法位差。=式

27、中，R熱阻 RCS熱時間常數(shù)由于不受導(dǎo)熱系數(shù)K的影響，定量性好。dtdt dH IVdQR(5)DSC曲線縱坐標(biāo) W dQSdt式中，W 差示功率，dHdt 熱功率， I電流，V電即: W V，可用電位差計記錄V 代表W(6)功率補償式DSC曲線方程Gray方程）dt 2d 2 QdtdTdtdtdHdQSbRSRC（ （C C ）d 2 Qdtdt 2dQ CP RC（S3. 差示掃描量熱法DSC的組成 ： 與DTA相似，熱流型DSC就是定量DTA功率補償型：溫度程序控制器，爐子，差熱放大器，功率補償放大器，記錄儀。4DSC的溫度與能量校正溫度（橫坐標(biāo)）校正：利用一系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作校正曲線能量

28、（縱坐標(biāo)）校正：H=KASpeil方程式中，H熱焓（mJ/mg），A曲線與基線包圍面積（mm2）， K儀器常數(shù)（J/gmm2）則式中，W樣品質(zhì)量（mg），S走紙速度（mm/min），R量程（J/S）用已知H的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如In)求得A后即可求K,DSC-2C使K=1, 則H=A?；蛴盟{(lán)寶石的熱容標(biāo)定。ARK HWSWSH KARDSC與DTA比較，在差熱分析中試樣發(fā)生熱效 應(yīng)時，試樣的實際溫度已不是程序升溫所控制 的溫度（如在升溫時試樣由于吸熱而一度停止 升溫），試樣本身在發(fā)生熱效應(yīng)時的升溫速度 是非線性的。而且在發(fā)生熱效應(yīng)時，試樣與參比物及試樣周 圍的環(huán)境有了較大的溫差，它們之間會進行熱 傳遞

29、，降低了熱效應(yīng)測量的靈敏度和精確度。差示掃描量熱法差示掃描量熱分析克服了差熱分析的這個缺點， 試樣的吸、放熱量能及時得到應(yīng)有的補償，同時 試樣與參比物之間的溫度始終保持相同，無溫差、 無熱傳遞，使熱損失少，檢測信號大。故而差示 掃描量熱分析在檢測靈敏度和檢測精確度上都要 優(yōu)于差熱分析。DSC的另一個突出的特點是DSC曲線離開基線的 位移代表試樣吸熱或放熱的速度，是以mJ/s為單 位來記錄的，DSC曲線所包圍的面積是H的直接 度量。差示掃描量熱法DSC曲線是在差示掃描量熱測量中記 錄的以熱流率dH/dt為縱坐標(biāo)，以溫度 或時間為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線。與差熱分析一樣，它也是基于物質(zhì)在 加熱過程中物理、

30、化學(xué)變化的同時伴 隨有吸熱、放熱現(xiàn)象出現(xiàn)。因此DSC 曲線的外貌與DTA曲線完全一樣。差示掃描量熱法thermal analysis差示量熱計代替加熱爐樣品和參比物各自獨立加熱分析曲線與DTA相同，但更準(zhǔn)確產(chǎn)生溫差用繼電器啟動功率補償，保持同溫應(yīng)用：測反應(yīng)焓、比熱應(yīng)用：觀察熔點降低，測高純有機物中雜質(zhì)差示掃描量熱法差示掃描量熱DSCDifferential scanning calorimetrythermal analysisDSCDTA典型的DSC曲線典型的差示掃描量熱（DSC）曲線以熱流率（dH/dt）為縱坐標(biāo)、 以時間（t）或溫度（T）為橫坐標(biāo)，即dH/dt-t（或T）曲線。曲線離開基

31、線的位移 即代表樣品吸熱或放 熱的速率（mJs -1）， 而曲線中峰或谷包圍 的面積即代表熱量的 變化。典型的DSC曲線差示掃描量熱法可以直接測量樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時的熱效應(yīng)。4.DSC的應(yīng)用一般應(yīng)用現(xiàn)代熱分析（TA）技術(shù)已應(yīng)用于廣泛的科學(xué)領(lǐng)域， 主要有：物質(zhì)的鑒定 由等可鑒定物質(zhì)，有的可起指紋圖 作用。熱力學(xué)研究：相圖，熱力學(xué)函數(shù)，如潛熱、比 熱、反應(yīng)熱等。結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究：熱分析本身不能直接 反映結(jié)構(gòu)，是測其“熱”性能，與結(jié)構(gòu)測定法對比可 研究兩者關(guān)系。反應(yīng)動力學(xué)研究：反應(yīng)速率、活化能、級數(shù)等o4.DSC的應(yīng)用需外推到0/min，實際多樣品與藍(lán)寶石的比熱容做 Tm1Tm 測定：一

32、般用 Teo（外推起始溫度）做 Tm ，用TPm用 T代表Tmmco 平衡熔點T KT ，外推到 T 0PTc TmmY 2比熱容CP的測定：常用間接法，與藍(lán)寶石對比。 mY c c其中：Y ,Y 樣品與藍(lán)寶石的縱坐標(biāo)偏移m, m 樣品與藍(lán)寶石的質(zhì)量c, c 4.DSC的應(yīng)用3Tg的測定：基于Tg時Cp變化，發(fā)生基線漂移gT關(guān)系：W， Tg gT 與共聚物組分的關(guān)系：MM wCTg Tg g 2gg1TTTg與增塑劑量關(guān)系：TW2 1 W1i式中，W 組分 1 WWTg1 2 Tg1Tg 2式中，Wi 組分，Tgi 均聚物Tg。Tg應(yīng)外推到0/min時的數(shù)值。4.DSC的應(yīng)用4純度測定：由Va

33、ntHoff公式，根據(jù)熔點降低求純度。式中，T0純物質(zhì)熔點，Tm雜物質(zhì)熔點，R氣 體 常數(shù)，X2雜質(zhì)摩爾數(shù)。定義熔化分?jǐn)?shù)：常用來測定小分子純度。熔HRT 2 X02 T0 TmTmAiAiT0 TsA總ATf T0fsT TT0 Tm0差示掃描量熱DSCDifferential scanning calorimetrythermal analysis應(yīng)用有機物含量測定醋氨酚(雜質(zhì)為4氨基酚)的DSC曲線熔化的峰溫、峰 高均隨雜質(zhì)增多而 降低據(jù)此可進行純度測定4.DSC的應(yīng)用6結(jié)晶熱與分子量的關(guān)系：（PTFE）7結(jié)晶動力學(xué)Avrami方程等溫結(jié)晶作圖，斜率為n，截距為Z。非等溫結(jié)晶動力學(xué)是對Av

34、rami方程作一定修正。fH 0 100%5結(jié)晶度的測定：WC H f105.16cM 2.110H1 exp( Zt n )t00(dH / dt)dt (dH / dt)dt /lg ln(1) lg t4.DSC的應(yīng)用8固化度測定：100%H 0 H 0 HR式中，H0完全未固化樣品完全固化熱，HR固化 后剩余反應(yīng)熱。另一方程為： Ht / H 0 100%上式可用于計算固化反應(yīng)動力學(xué)。常用方程有多種。9測定物質(zhì)組成：利用峰面積測定共混物的相對含量oW % FF 0 100%iiiFii物質(zhì)熔融熱，F(xiàn)i 純i物質(zhì)熔融熱04.DSC的應(yīng)用10工藝溫度的預(yù)測（1）固化工藝溫度p如固化溫度，可

35、用外推到0/min時的Ti0，T 0，Tf0分別為近似凝膠溫度Tgl，固化溫度Teure和后處理溫 度Ttreat。（2）熱塑性材料的注射成型溫度Tp非晶態(tài) ：Tg TpTd，Tp=1/2(Tg+Td)晶態(tài) ：Tp=1/2(Tm+Td)考慮到其他加工因素，還要作一定修訂。4.DSC的應(yīng)用11 測定高聚物的熱導(dǎo)率采用DSC溫度校正測試方法可測定高聚物的熱導(dǎo) 率。用下式計算被檢試樣的熱導(dǎo)率：物的熱擴散系數(shù)，PQhA r( 1 1 ) Cp式中，C p 為熱容； 為密度。式中， 為試樣的熱導(dǎo)率；h為試樣的厚度；A是試 樣與導(dǎo)熱盤接觸的面積；P和Q分別是有和無試樣時標(biāo) 樣的DSC譜圖的斜率；為升溫速率

36、。測得某高聚物的熱導(dǎo)率后，可由下式計算該高聚應(yīng)用舉例圖8所示為雙酚A型 聚砜-聚氧化丙烯多 嵌段共聚物的差示掃 描量熱曲線。由圖可知，各樣品軟 段相轉(zhuǎn)變溫度均高于 軟段預(yù)聚的轉(zhuǎn)變溫度（206）。BPS-1系列樣品的DSC曲線5. 熱重分析與微分熱重?zé)嶂胤ㄊ窃诔绦驕囟认聹y量 試樣與溫度或時間關(guān)系的一 種熱分析技術(shù)，簡稱熱重法（TG） 。這里的程序溫度包括升溫、降溫或某一溫度下的恒溫。W=f(T或t)。所得的曲線叫熱重（TG） 曲線，縱坐標(biāo)為重量（mg） 或重率，橫坐標(biāo)為T或t。其一 級微分曲線叫DTG曲線，縱 坐標(biāo)為質(zhì)量變化率dm/dt或 dm/dT。橫坐標(biāo)為T或t。5. 熱重分析與微分熱重微分

37、熱重法 是將熱重法得到的熱重曲線對時間或溫度的一級微分的方法，英文簡稱DTG。TG曲線的縱坐標(biāo)為余重（mg）或以余重百分?jǐn)?shù)（%）表示，向 下表示重量減少，反之為重量增加；橫坐標(biāo)為溫度（K）或時間（S 或min）；DTG的橫坐標(biāo)與TG相同，縱坐標(biāo)為質(zhì)量變化速率dm/dT或 dm/dt，單位為mg/min（mg/）或 %/min（%/），如下圖所示。5. 熱重分析與微分熱重儀器組成：爐子，程序控溫裝置，稱量天平，記錄儀。 核心是熱天平。熱天平的分類：按作用原理分：刀口橫梁式，彈簧式，懸臂式， 扭力式；按天平、爐子、熱電偶和試樣的相對位置分： 上皿式，下皿式，水平式；按天平稱量時的狀態(tài)分：偏斜式，零

38、位式o耐馳上皿式（STA 449C_DSCTG）樣品皿梅特勒水平式結(jié)構(gòu)圖影響熱重曲線的因素一.儀器因素及解決方法 ：1. 浮力與樣品基線浮力的產(chǎn)生是因為試樣周圍的氣體隨溫度不斷升高 而發(fā)生膨脹，從而使密度減小，造成表觀增重，引 起TG基線上漂。據(jù)計算，300時的浮力約為室溫 的一半，而900只有14。三種熱天平都會有浮 力效應(yīng)，解決的方法是在相同條件下（包含待做樣 品的溫度范圍）預(yù)先做一條基線，目的是消除浮力 效應(yīng)造成的TG曲線的漂移。雖然水平式天平的浮力 最小，但對要求嚴(yán)格的測試，也應(yīng)預(yù)先做基線。5. 熱重分析與微分熱重2. 揮發(fā)物的再凝聚在TG試驗過程中，由試樣受熱分解或升華而逸出的揮 發(fā)

39、物，有可能在熱天平的低溫區(qū)再冷凝。這不僅會污 染儀器，也會使測得的樣品重量偏低，待溫度進一步 上升后，這些冷凝物會再次揮發(fā)從而還可能產(chǎn)生假失 重，使TG曲線出現(xiàn)混亂，造成結(jié)果不準(zhǔn)確。盡量減小 試樣用量并選擇合適的吹掃氣體流量以及使用較淺的 試樣皿都是減少再凝聚的方法。影響熱重曲線的因素二. 操作條件的影響升溫率：是最大的影響因素。，熱滯后，Ti和Tf。10/min是 影響較小。有些在快速升溫時拐點不明顯。慢速升溫有別于重疊反應(yīng) 的分辨、中間產(chǎn)物的分離、鑒定。走紙速率1：影響曲線的清晰度與形狀，無本質(zhì)影響，應(yīng)與和失重速率2、TG靈敏度等相配合。經(jīng)驗公式為：R-分辨率系數(shù)。 1R tg 2影響熱重

40、曲線的因素一般為45為宜，1=1530/h，=0.56/min。3氣氛：靜態(tài)氣氛對可逆分解反應(yīng)，特別是氣氛與分解產(chǎn)物相同時影 響較大；動態(tài)氣氛的流速、性質(zhì)（氧化性、還原性、惰性）、反應(yīng)類型（可逆與不可逆）等對TG曲線影響較大。一般利用動態(tài)氣氛。 靈敏度：是影響TG曲線的關(guān)鍵因素，其影響相應(yīng)于縱坐標(biāo)刻度的改 變， 應(yīng)與紙速、試樣量、反應(yīng)性質(zhì)等相配合。影響熱重曲線的因素三 樣品的影響樣品用量：影響熱傳導(dǎo)和揮發(fā)性產(chǎn)物的擴散，從而影響TG曲線的形狀。在儀器靈敏度允許的范圍內(nèi)， 用量盡可能小。為提高靈敏度，可增大用量。樣品粒度、形狀與裝填：粒度，Ti，dm/dT裝填越緊，熱滯后越小。試樣性質(zhì)：試樣的比熱

41、、導(dǎo)熱性和反應(yīng)熱對TG曲 線有影響。熱重分析法的應(yīng)用在有機化學(xué)中的應(yīng)用在高分子科學(xué)中的應(yīng)用在無機化學(xué)中的應(yīng)用在礦物科學(xué)中的應(yīng)用在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用在有機化學(xué)中的應(yīng)用有機化合物分解過程十分復(fù)雜很多分解過程都常出現(xiàn)多個階段重疊，各種反應(yīng)在一個狹 窄的溫區(qū)內(nèi)同時進行，而且在整個熱處理過程中，樣品的 物理狀態(tài)也在改變，這給認(rèn)識和推斷造成極大困難在研究有機化合物熱分解過程時，要注意實驗氣氛的影響最初的分解產(chǎn)物在空氣中往往發(fā)生二次氧化分解，而且一旦 分解過程發(fā)生燃燒，這種燃燒就會持續(xù)進行下去，致使分解 過程更加復(fù)雜化在藥物分析中的應(yīng)用類型 熔融 蒸餾 升華 脫附去溶劑及結(jié)晶水 吸附化學(xué)吸附溶劑化分解 配位實

42、例藥品物質(zhì)的熔點；純度測試 液體或半固體賦形劑的蒸發(fā)在凍干時去掉水份潮濕顆粒樣品的干燥結(jié)晶水合物中化學(xué)計量水的去除 藥物對氣態(tài)溶劑的吸附賦形劑吸附水蒸氣藥物的熱分解藥品和環(huán)式糊精合成的復(fù)合體熱重法可以對藥物的主要成分作出定性和定量的檢測藥物中主要成分的含量基本可以從TG曲線估算出，而DTG曲線可把主要成分和其他成分的熱分解過程區(qū)分開。通過TG曲線可確定出脫水、脫羧、中間體的形成和主要 成分的揮發(fā)或升華此外，TGA還可用于藥物中賦形劑、起泡劑、糖衣和水分(結(jié)合水和結(jié)晶水)的測定。熱分析的優(yōu)點是不必把藥物的主要成分從片劑、膠囊和丸 劑中分離出來而直接進行分析如果藥物中只含有一種主要成分，則很容易分

43、析。因為在 這些藥物中只要主要成分含量超過40%，它們大多數(shù)具有 顯著的熱分解曲線。在藥物分析中的應(yīng)用熱重法對成藥的定量檢測成藥的熱分解過程：脫水。脫水過程大約在60300，在TG曲線上有明顯的 平臺。在這個溫度范圍內(nèi)可涉及吸附水、結(jié)晶水和組分水 的脫除。脫羧。加熱有機物的鈣鹽一般先生成碳酸鈣然后碳酸鈣 在600800分解出CO2，而碳酸氫鈉的分解則在 60200范圍內(nèi)進行。發(fā)泡劑(包括KHCO3、NaHCO3、檸檬酸或酒石酸)。它們 的分解產(chǎn)物主要是CO2和水。根據(jù)TG曲線的拐點可推斷中間產(chǎn)物的形成。如果已知分 解反應(yīng)，則容易確定所生成的產(chǎn)物。否則，要與已知藥物 的標(biāo)準(zhǔn)TG曲線進行對比才能作

44、出準(zhǔn)確的判斷。在這種情 況下DTG曲線更為有用。由主要成分的揮發(fā)、升華或分解所產(chǎn)生的失重確定藥物的 主要組成。TG法測量藥物中的水分很多藥物都含有水分（自由水、結(jié)晶水、羥基水）水分的存在對于藥品的保質(zhì)期和藥品的性能有很大的影響TGA 可以檢測和控制藥品中的水分 (也包括其它的揮發(fā)份)結(jié)晶水的分解吸附水的氣化在炸藥和固體火箭推進劑分析的應(yīng)用炸藥亦被稱為含能材料，即指能釋放出巨大能量的物質(zhì)。按其 用途可分為起爆藥和猛炸藥。起爆藥用于引發(fā)主體炸藥爆炸， 而猛炸藥則是產(chǎn)生強大破壞力的主體炸藥?，F(xiàn)代所用的炸藥主要是以硝基、硝酸脂基與硝氨基等酸性物質(zhì)為主軸的 有機化合物，可長時期安全穩(wěn)定并存而不產(chǎn)生急速氧

45、化作用的各式炸藥， 其中的單質(zhì)炸藥以 TNT（Trinitrotoluene，三硝基甲苯，C7H5N2O6） 、 HMX（Octogen，環(huán)四甲基四硝酸，C4H8N8O8）、 PETN（Penthrite， C5H3N4O12）、 RDX（Hexogen，黑索今，C6H6N6O6） 等四種基本單 質(zhì)炸藥，其中除了TNT可直接裝藥外，其它皆以混合炸藥的模式或經(jīng)鈍 感處理后裝填使用。軍用或商用炸藥及固態(tài)火箭推進劑的重要特性是實用和安全可用各 種常規(guī)的性能來描述這兩個特性，例如熱穩(wěn)定性、對震動的敏感性、 對摩擦的敏感性、爆炸力、燃燒速率或爆破速率等等熱分析是提供炸藥和推進劑各種常規(guī)性能數(shù)據(jù)的最好方法

46、一般可用TG和DTA測定等溫或絕熱等體積分解正確分析由這些方法所得的數(shù)據(jù)十分重要可根據(jù)這些分析結(jié)果來決定材料 的用途熱分析方法已成為研究 準(zhǔn)穩(wěn)定材料及控制其質(zhì)量的基本 方法之一在高分子科學(xué)中的應(yīng)用評價材料熱穩(wěn)定性研究高分子材料的熱特性 研究添加劑的作用研究高分子材料的組成研究高分子材料的共混和共聚 研究高分子材料的固化研究高分子材料的氧化誘導(dǎo)期研究高分子材料的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué) 研究高分子材料的老化評價材料熱穩(wěn)定性熱重法是評價高分子材料熱穩(wěn)定性的一種重要的方法 當(dāng)高分子材料受熱分解時，主要發(fā)生三種情況：一步分解破壞為單體先從側(cè)鏈脫掉低分子，然后主鏈破壞、炭化分解破壞為分子碎片，分解破壞方式不同，T

47、G曲線不同可根據(jù)熱重測定的結(jié)果對高分子材料進行分類熱穩(wěn)定性評價方法熱重曲線直接比較法定溫失重量法定失重量溫度法（1，5，10，50%）始點溫度法終止溫度法拐點溫度法或最大失重速率法外推始點溫度法余重法半分解溫度法求材料在真空中加熱質(zhì)量損失50%時 的溫度，也稱求材料的半壽命高分子材料的半分解溫度與化學(xué)鍵鍵能有一定的關(guān)系積分程序分解溫度法 劃線法高聚物熱穩(wěn)定性的評價熱重法評價高聚物的熱穩(wěn)定性1. 聚苯酰胺；2. 聚碳酸酯；3. 聚苯醚；4. 聚酰亞胺薄膜；5. 聚苯并咪唑；6. 聚砜評價聚烯烴類材料的熱穩(wěn)定性碳原度的 熱穩(wěn) 而含聚烯烴類的熱穩(wěn)定性隨著主鏈 子上的氫原子被碳原子取代程 增加而下降，

48、即直鏈聚烯烴的 定性最好，支鏈聚烯烴次之，有叔碳原子和季碳原子的鏈最易斷 裂，熱穩(wěn)定性最差聚烯烴類的熱失重曲線研究高分子材料的熱特性，每種高分子材料都有自己特有的熱 重曲線，通過研究材料的熱重曲線， 可以了解材料在溫度作用下的變化過 程，從而研究材料的熱特性在175開始出現(xiàn)少量失重，失去低 分子物；接著快速失重，到276失 重達(dá)31；接著又出現(xiàn)一個較快速度 的失重，最終失重為57%環(huán)氧樹脂的TG-DTG變化是個多步過 程從TG曲線上看，多步變化的分 界點不十分明顯，而通過DTG曲線來 看，變化就非常明顯三步變化的溫度范圍是：120-225 225-410和410-560，三步變化的 最大分解速

49、率溫度是175，350和 506。研究添加劑的作用添加劑是高分子材料制成成品的重要組成部分通常 用純高分子制成成品的情況很少，一般在高分子中都 要配以各種各樣的具有各種功能作用的添加劑，才能 制成具有各種性能的成品，從而使其具有使用價值添加劑的性能、添加劑與高分子的匹配相容性、 各種添加劑之間的匹配相容性，都是影響制品性能的 重要因素?zé)嶂胤梢杂脕硌芯扛叻肿硬牧现刑砑觿┑淖饔?，?可以直接測定添加劑的含量，以及添加劑的熱穩(wěn)定性研究增塑劑的作用增望劑是高分子材料中最常用的一種添 加劑，其品種多、用量大不同品種、不 同用量的增塑劑對高分子材料的作用效果 也不同增塑劑對聚乙烯醇縮丁醛樹脂(PVB)熱

50、穩(wěn) 定性的影響.圖中從上至下分別為純聚乙烯醇縮丁醛樹脂、苯萃取過增塑劑的樹脂 和含有增塑劑的樹脂的TG曲線熱穩(wěn)定性順序：PVB苯萃取后樹脂含 增塑劑樹脂由第三條曲線可以求出增塑劑的含量由 第二條曲線可以看出，盡管已經(jīng)用苯萃取 過增塑劑，但增塑劑萃取得并不完全，在 TG曲線上可以明顯看出苯萃取過的樹脂 中仍然含有殘余量增塑劑用苯萃取法測增塑劑含量不如熱重法準(zhǔn)確、簡便及快速用苯萃取可去除樹脂中的增塑劑，但萃取后的樹脂不能回復(fù)到原來純樹脂的 狀態(tài)由TG曲線上得出，苯萃取后的樹脂中還含有3%的殘余增塑劑研究阻燃劑的作用阻燃劑在高分子材料中有特殊效果阻 燃劑的種類和用量選擇適當(dāng)可以大大改善 和提高高分子

51、材料的阻燃性能；否則將達(dá) 不到阻燃效果添加阻燃劑前后的兩種材料的TG曲線表明，加阻燃劑的聚丙烯盡管開始失重時的 溫度略低于純聚丙烯，但從整個材料的熱 穩(wěn)定性來看，加阻燃劑的聚丙炳的熱穩(wěn)性 性卻大大提高了，阻燃劑阻燃效果顯著， 而阻燃劑用量卻只有0.5%橡膠中碳黑(Carbon)含量分析碳黑經(jīng)常用來與橡膠共混來改進其化學(xué)或物 理性能，例如，增強其抗紫外線性能，作為 增強成分來提高橡膠制品的強度，或者作為 填充料。除了揮發(fā)性有機物和添加劑之 外，其余的都是聚合物和碳黑， 可算出含量分別為52和29。PolymerCarbonVolatiles填充物 Filler常用填充物吸水性環(huán)氧樹脂二氧化硅炭黑

52、玻璃纖維填充物的功能降低熱膨脹系數(shù)提高熱導(dǎo)系數(shù)增加尺寸穩(wěn)定性降低成本改變密度改變粘度-方便加工降低吸水性研究高分子材料的組成與常規(guī)經(jīng)典的量分析方法比較，用 熱重法研究高分子材料的組成，其 方法簡便、快速準(zhǔn)確，一條TG曲 線即可得到高分子材料的各種組成 成分而經(jīng)典重量分析方法測定， 則方法復(fù)雜而且方法和儀器專用。 ASTM方法測定高分子材料的組成 需要近60個小時，而用熱重法只需要幾分鐘、十幾分鐘或幾十分鐘(與升溫速率有關(guān))先在惰性環(huán)境中測定聚合物含量， 再在活性環(huán)境中測定炭黑含量 測定增強尼龍中各個組成含量二硫化鉬增強尼龍66的TG曲線揮發(fā)物測定可以用動態(tài)等速升溫或靜態(tài)恒溫失 重的方法通過TG

53、測定高分子材料中 揮發(fā)物的含量揮發(fā)物含量為19.8%動態(tài)法除了測定揮發(fā)物的含量外同 時還可以測定聚合物、填料和灰分 等的含量聚合物含量為43.3%、碳黑含量為34.5%、灰分含量為2.4200恒溫4min時測定的高分子 材料中揮發(fā)物的含量聚丙烯樹脂的揮發(fā)物含量為 0.11%，聚丙烯酸樹脂的揮發(fā)物 含量為0.42%，ABS樹脂的揮發(fā) 物含量為1.0%水分測定恒溫測定水分含量110恒溫25min失重為1.518%玻璃纖維增強尼龍的TG曲線在材料尤其是塑料加工過程中溢出的揮發(fā) 性物質(zhì)、即使極少量的水分、單體或溶劑 都會產(chǎn)生小的氣泡，從而使產(chǎn)品性能和外 觀受到影響。熱重法能有效地檢測出在加 工前塑料所

54、含有的揮發(fā)性物質(zhì)的總含量。動態(tài)等速升溫法測定高分子材料中的水分含量TG測定的水分含量為2%尼龍含量為80、玻璃纖維含量為18聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）中水分含量測試 130保溫10 小時研究高分子材料的共混和共聚采用高分子材料共聚或共混的方法 以得到使用性能更好的高分子材料，熱重法可以用來測定高分子材料 共聚物和共混物的組成乙丙橡膠的熱穩(wěn)定性優(yōu)于天然橡膠，而二者的二元共混物的熱穩(wěn)定性 則優(yōu)于天然橡膠，而次于乙丙橡膠共混物的熱穩(wěn)定性在相應(yīng)兩種均聚 物的熱穩(wěn)定性之間，而且隨組成比 例的變化而變化在天然橡膠和乙丙橡膠的DTG曲 線上各自有獨特的變化，共混物同 時出現(xiàn)兩個峰，分別與天然橡膠和 乙丙

55、橡膠的峰的位置相對應(yīng)把共 混物的峰高分別與天然橡膠和乙丙 橡膠的峰高相比后所求出的比值， 就是共混物中天然橡膠和乙丙橡膠 的含量根據(jù)DTG曲線峰的高度，可以求 出二元共混物中兩種組分所占的百 分比聚四氟乙烯乙縮醛聚合復(fù)合物的TG曲線第一步為縮醛失重，第二步為四氟乙烯失重可以求出復(fù)合物中兩種組分的百分 含量和熱穩(wěn)定性在390以前快速分解放出醋酸，失重量為23%在390以后進一步分解TG法比化學(xué)法、紅外光譜法和拉 曼光譜法測定準(zhǔn)確而且速度快乙烯基醋酸乙烯酯的TG曲線共聚物的組成確定聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性優(yōu)于聚-甲基苯乙烯，二者共聚物的熱穩(wěn)定性介于二者之間嵌段共聚物由于有兩個分解過程，由熱重曲線可以很容

56、易鑒別出來鑒別無規(guī)共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯、聚-甲基苯乙烯與 二者的無規(guī)和嵌段共聚物的 TG曲線研究熱固性樹脂的固化對固化過程中失去低分子物的縮聚反應(yīng)，可以 用熱重法進行研究酚醛樹脂在固化過程中生成水，可用TG法通過 測定脫水失重過程研究酚醛樹脂的固化在140至240的一系列等溫固化過程中，固 化程度隨固化溫度的提高而增加，而在260 時，固化程度反而下降所以，240為該樹 脂的最佳固化溫度熱穩(wěn)定性優(yōu)劣順序：321從三者的DTG曲線可見，固化程度優(yōu)劣是： 321顯然，熱穩(wěn)定性隨固化程度的提高 而增高180固化比160固化的完全程度要高得多 由失重情況可見樹脂在180固化一分鐘后固 化仍不完全

57、由DTG曲線2或3的峰面積與1的峰面積相比，可以分別求出在2和3固化條件下 的固化不完全程度，即由1減去各自的未固化 百分?jǐn)?shù)，可求出各自條件下的相對固化度由熱重法可以計算固化度和檢查已知固化條件下固化完成的程度系列等溫固化過程的TG曲線TG測定酚醛樹脂的固化度1-未固化；2-160固化1min；3-180固化1min研究高分子材料的氧化誘導(dǎo)期熱重法可以用來測定高分子材 料的耐氧化穩(wěn)定性在穩(wěn)定的氧氣流中以320 min的速率快速升到200，溫 度達(dá)到平衡后，計算吸氧增重 的時間，即為氧化誘導(dǎo)期材 料的氧化誘導(dǎo)期越長，則材料 的耐氧化的穩(wěn)定性越高高分子材料1由于氧化誘導(dǎo)期短，耐氧化性能差，不合格，

58、材 料被淘汰；高分子材料2則合格，材料被選 用此法可做為材料配方篩選、材 料評比及鑒定的一種方法用熱重法測定低密度聚乙烯的氧化誘導(dǎo)期在無機化學(xué)中的應(yīng)用純無機化合物、礦物、陶瓷、金屬、合金、燒結(jié)炭化物、玻 璃、催化劑、建筑材料等，均為可應(yīng)用熱重法研究熱穩(wěn)定性、分解反應(yīng)和脫水反應(yīng) 研究催化劑研究絡(luò)合物和金屬有機化合物 測定相圖測定純度研究磁性變化(居里點測定) 研究與氣體介質(zhì)間的關(guān)系 研究熱分解過程和機理研究反應(yīng)動力學(xué)熱穩(wěn)定性、分解反應(yīng)和脫水反應(yīng)失重對溫度的曲線沒有出現(xiàn)平臺未必說明不存在中間產(chǎn)物相反，出現(xiàn)平臺也未必意味著在出現(xiàn)平臺的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)物是等溫穩(wěn)定的以熱分解反應(yīng)的動力學(xué)特性為根據(jù)硝酸銫鈷和

59、鉻酸汞的TG曲線硝酸鈷鈉和氯化銫反應(yīng)生成的沉淀物 Cs3Co(NO2)6H2O不含鈉這與由鉀、鎵和 鉈制得類似產(chǎn)物是完全不同的在溫度110失去結(jié)晶水，而無水化合物在TG 曲線上沒有明顯的平臺，接著失水，然后失去 三個NO2基團219到494，TG曲線出現(xiàn) 明顯平臺，這說明有確定成分的化合物(或混 合物)存在通過成分分析證實為CoO和 CsNO3，但沒有硝酸在只含有鉻酸鹽和硝酸鹽的溶液中鉻含量可以通過沉淀法把鉻酸鹽變成鉻酸汞Hg2CrO4來測定然后使Hg2CrO4分解并稱三氧化鉻的重量但TG曲線則表明在52256時，鉻酸汞是穩(wěn)定的Cu(OH)2在157處發(fā)生的是吸熱的失水 反應(yīng)，失水量是18.4

60、0，接近理論值 18.47；在1040發(fā)生的是吸熱的還原 反應(yīng)，這時的失重為1000，理論值 是 10.06(2CuOCu2O+0.5O2)； 1106出現(xiàn)的是Cu2O的熔融吸熱峰，此 時質(zhì)量不再變化。MnCO3在378處發(fā)生的是脫去CO2的吸 熱反應(yīng)(MnCO3MnO+CO2)，并有明顯 失重；470540和580800出現(xiàn)的是氧化反 應(yīng)放熱峰，TG曲線為增重；900左右 發(fā)生的是還原反應(yīng)（Mn2O32/3Mn3O4+1/6O2），表現(xiàn)為吸熱和失重。將MnCO3、放在N2氣氛中，此時僅有470左右的吸熱峰而其它峰 消失。這一事實進一步證明了MnCO3在 空氣中的分解過程存在氧化還原反應(yīng)。Cu