經典熱重分析儀課件.ppt

1、第2章 熱重分析法,熱重分析法（TG/TGA， Thermogravimetric Analysis ）,在程序控制溫度和一定氣氛條件下，測量物質的 質量與溫度或時間關系的一種熱分析方法。 其數(shù)學表達式為： W=f（T）或f（） W為重量變化，m0-m T是溫度，動力學分析時用絕對溫度 是時間，一般單位為s，等溫時間過長時可用min或h。 熱重法實驗得到的曲線稱為熱重曲線（即TG） TG曲線以質量（或百分率%）為縱坐標，從上到下表示質量減少，以溫度或時間作橫坐標，從左自右增加,熱重法通常稱熱重分析（TGA），記錄的曲線稱為熱重曲線或TG曲線，不能叫作熱譜圖（Thermogram）。 熱重法不能

2、稱為熱失重！TG曲線一般不稱TGA曲線,2.1 基本概念,實驗所得的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,微商熱重法（DTG，Derivative Thermogravimetric Analysis ）,目前使用最多的是一階導數(shù)，即質量變化速率，作為溫度或時間的函數(shù)被連續(xù)地記錄下來，也即,或,縱坐標為dW/dt 橫坐標為溫度或時間,線性加熱,等溫實驗,J Therm Anal Calorim (2012) 107:241248,微商熱重曲線（DTG曲線）的優(yōu)點,能準確反映出起始反應溫度Ti，最大反應速率溫度Te和Tf 更能清楚地區(qū)分相繼發(fā)生的熱重變化反應，

3、DTG比TG分辨率更高 DTG曲線峰的面積精確對應著變化了的樣品重量，較TG能更精確地進行定量分析 能方便地為反應動力學計算提供反應速率（dw/dt）數(shù)據 DTG與DTA/DSC具有可比性，通過比較，能判斷出是重量變化引起的峰還是熱量變化引起的峰。TG對此無能為力,DTG與DTA/DSC曲線具有可比性 DTA/DSC的信息要比DTG多一些,常見轉變在熱重曲線上的反映,樣品品質 變化 TGA,結晶 半結晶 -無定形 -半結晶 -常規(guī) -液態(tài) -反應性樣品,-固體 熔融,再結晶 升華 固固轉變 玻璃化轉變 不發(fā)生Tg的軟化 交聯(lián) 分解 鍵合脫除 蒸發(fā) 化學反應 反應度 %,TG曲線只能作為輔助手段

4、證明,熱重法的特點,定量性強，能準確地測量物質的質量變化及變化的速率 實驗結果與實驗條件有關（雙刃劍） 所需樣品量少 可以用來研究反應機理 實驗溫度范圍和可選加熱/降溫速率廣泛 應用廣泛 熱重法有力地推動了無機化學、分析化學、有機化學、高分子聚合物、石油化工、人工合成材料科學的發(fā)展，同時在冶金、地質、礦物、油漆、涂料、陶瓷、建筑材料、防火材料等方面也十分廣泛，尤其近年來在合成纖維、食品加工方面應用更加廣泛。,熱重法的典型應用,無機物及有機物的脫水和吸濕 無機物及有機物的聚合與分解 礦物的燃燒和冶煉 金屬及其氧化物的氧化與還原 物質組成與化合物組分的測定 煤、石油、木材的熱穩(wěn)定性 金屬的腐蝕 物

5、料的干燥及殘渣分析,升華過程 液體的蒸餾和汽化 吸附和解吸 催化活性研究 固態(tài)反應 爆炸材料(含能材料)研究 反應動力學研究，反應機理研究 新化合物的發(fā)現(xiàn),2.2熱重分析儀的主要組成部分,熱天平框圖,2.3熱天平的結構形式,熱天平有多種結構形式及運行狀態(tài) 按試樣與天平刀線之間的相對位置劃分，有下皿式、上皿式和水平式三種 天平刀線是指瑪瑙中刀刀口線的延長線,上皿式(a)、下皿式(b)和水平式(c)熱天平結構示意圖,1-坩堝 2-爐子 3-保護管 4-天平 5-平衡錘,下皿式（又稱吊籃式） 樣品在底端 優(yōu)點：熱天平的懸掛系統(tǒng)結構簡單、質量較輕，因此可用于高靈敏度的儀器。 缺點： 天平易受下方加熱爐

6、內上升的熱氣流、熱分解產物和熱量等干擾，在試樣坩堝附近產生較大的對流。由于橫梁一端受熱，使熱重基線漂移加大 熱分解產物容易附在試樣坩堝和吊絲上，使測量誤差增大 操作不太方便，放置樣品困難 傳感器的位置取決于樣品的位置 更換傳感器困難 有害氣體沖進天平室,Shimadzu TGA-50H,島津TGA-50H熱重分析儀結構示意圖,TA TGA Q5000IR,Q5000IR（紅外加熱爐）可以提供最廣泛加熱速率范圍的熱重分析儀。1分鐘之內能從室溫加熱到1000，瞬間加熱速率超過2000/min。線性加熱速率能夠輕松達到500/min，能夠真實模擬快速加熱過程。,熱慣性與加熱速率和 爐子體積有關,實驗

7、容器-坩堝,鋁坩堝一般不用于TGA實驗！,支架吊籃,上皿式（樣品在上部） 避免了下皿式天平的缺點 優(yōu)點：更換樣品容易 樣品室更換容易 樣品放置穩(wěn)固 缺點：結構設計復雜 需用較大質量的平衡錘來避免試樣支持器的傾倒 由于天平總負荷的增大，限制了天平測量靈敏度和精度的提高 浮力效應（減基線）,Shimadzu DTG-60H,水平式（樣品在底部） 優(yōu)點：無需懸掛，試樣支架直接掛在天平橫梁的一端，水平伸入爐膛內，結構更為簡單，通入氣流量的波動對熱重測量結果影響很小，浮力效應較小 缺點：需要大流量氣體，樣品和傳感器放置較難，傳感器的膨脹加熱過程中由于橫梁的膨脹會產生增重現(xiàn)象 水平式雙天平可以減弱這種漂移

8、,TA SDT Q600,試樣支架,試樣支架的作用是支撐試樣座、坩堝、試樣等。由于它的一部分要伸入爐膛，因此除了用耐高溫材料制作外，支撐桿或絲的尺寸要適當長，以最大可能減小熱傳導、熱輻射、氣流等因素對熱重的影響。,按天平的工作方式（測定質量方式）可分為偏移式(或稱開環(huán)式)和回零式(或稱閉環(huán)式) 偏移式天平 試樣質量的大小直接與天平的偏移量成正比。偏移量的大小通常由位移傳感器轉變成電壓信號，經放大后通過計算機采集、顯示或打印下來 早期的熱天平大多采用偏移式天平結構,2.5 熱天平的工作方式,回零式（閉環(huán)式）熱天平 近代電子微量天平大多采用回零式 精度要比偏移式的高 當試樣質量變化而發(fā)生偏移時，用

9、自動方式加到天平上一個與試樣質量變化相等并相反的回復力(或力矩)，使天平回到原始的平衡位置，即所謂的回零式,自動回零式微量扭力式天平的工作原理,當加一質量m在秤盤左邊時，天平橫梁支架連同扁形張絲、線圈和鋁制遮光小旗一起逆時針轉動，此時光敏三極管所受到光源的照射強度大，光敏三極管內阻減小，放大器就有輸出電壓，其輸出電流流進后張絲到線圈，再流出前張絲經電阻到地，線圈中的電流在永久磁場下將受力而產生一個順時針的力矩，來克服質量m所產生的力矩，而達到平衡。,被測質量m所產生的力矩： M1mgL1 L1為被測質量與支點間的下垂平行距離； g為自由落體的加速度 線圈電流I在磁場中所產生的力矩： M2WFD

10、WBIL2D W為線圈匝數(shù)；F為線圈一根導線在磁場中所受的力；B為線圈所處的磁通密度；L2為線圈在磁場下的有效長度。 天平平衡時， M1M2， 因此 對應于被測質量m的輸出電壓： 其中,2.7熱重實驗的類型,等溫（或靜態(tài)）熱重法 恒溫下測定物質的質量變化與時間的關系 一般認為等溫法比較準確，但由于比較費時，目前采用得較少,在750H2中K2SO4-K2S體系典型TG曲線,非等溫（或動態(tài)）熱重法 程序（線性）升降溫 橫坐標一般為溫度，時-溫線不必示于圖中 一般用10/min加熱速率,線性升降溫加等溫 橫坐標一般為時間，時間-溫度線示于圖中,廣泛認可的作圖,不恰當?shù)淖鲌D,標準物質分解法,2.8熱重

11、曲線的標定,標準物質應滿足： 在分解溫度前的溫度區(qū)域里應有足夠的穩(wěn)定性； 初始分解溫度應具將較好的重現(xiàn)性； 不同來源得到的同種標準物質，其初始分解溫度應具有較小的差異 這種標定方法受到試樣用量、升溫速率、填裝情況以及爐內氣氛性質和種類等圍素的影響,較常用,可逆轉變標準物質法,適用于熱重-差熱聯(lián)用分析儀 根據標準物質在發(fā)生固相相轉變或熔融過程的吸/放熱峰的初始溫度來標定 優(yōu)點是可以重復使用,標樣的熱焓和轉變溫度,熱焓校正物質的熔點與熔化焓,用標定溫度用的金屬絲制成直徑小于0.25mm的吊絲，把一個質量約5mg的鉑線圈砝碼用此種吊絲掛在熱天平的試樣容器一端，當溫度超過可熔斷的金屬吊絲的熔點時，砝碼

12、掉下，TG曲線即產生一個不連續(xù)的增重。,吊絲熔斷失重法,標定溫度用的金屬絲,居里點標溫法,Q5000IR的加熱爐內集成了電磁鐵線圈，從而極大地簡化了居里點校正測量。在實驗過程中可改變實驗方法，通過單一實驗便可以用不同磁性的居里點材料對不同的溫度點進行校正,獲得熱重曲線,實驗條件： 質量mg 樣品初始質量一般由熱重分析儀的天平直接讀取，不得用靈敏度低的天平稱取后作為初始質量！ 溫度掃描速率（升溫速率）/min； 加熱方式、線性加熱、等溫、溫度調制加熱、步階等溫加熱等 溫度范圍（或K）； 氣氛類型及流速 坩堝類型 其他 有無添加稀釋劑、實驗儀器型號、實驗人、日期等信息,2.9熱重曲線的分析,儀器型

13、號,樣品名稱以及質量,每列數(shù)據對應的參數(shù),控溫程序、坩堝類型、實驗氣氛等,基線扣除,基線的溫度范圍要高于樣品的溫度范圍 基線的重復性要好 基線的實驗條件（升降溫速率、等溫溫度及時間等）要和樣品一致,基線扣除不徹底,獲得熱重曲線后的簡單數(shù)據處理,導出為ASCII類型實驗數(shù)據 橫軸為溫度，縱軸為質量變化（%） 實驗數(shù)據由質量（mg）轉換為% 可由Origin軟件完成 一般得到的數(shù)據橫軸為時間 線性加熱無等溫段的實驗可以在origin中把時間列刪除，溫度列作為橫軸即可 線性加熱含等溫段的一般以時間作為橫軸 疊加微商熱重曲線,DTG曲線單位的換算,雙Y軸作圖按鈕選項,TG曲線的特征溫度,AB段：熱重基

14、線 B點：Ti 起始溫度，初始分解溫度 C點：Tf 終止溫度 Tf-Ti 反應間隔 TiTf 分解反應溫度范圍 D點：Te外推起始溫度，外推基線與TG線最大斜率切線交點。,DTG曲線上出現(xiàn)的各種峰對應著TG曲線的各個重量變化階段。,Tx%預定 失重百分數(shù)（x%）溫度，x一般為5,10,20,50% Tp最快分解溫度，DTG曲線的峰值溫度,熱重曲線的計算方法,以草酸鈣脫水失重為例。 三個脫水失重區(qū)間失重率的計算如下： W1%=（W0-W1）100%/W0=12.5% W2%=（W1-W2）100%/W0=18.5% W3%=（W2-W3）100%/W0=30% 總失重率 W=W1+W2+W3=6

15、1% 也可用W%=（W0-W3）100%/W0 殘渣：100%-W%=W渣% =39%,DTG曲線所記錄的三個峰與CaC2O4H2O的 三步失重過程相對應 根據這三個DTG的峰面積，同樣可算出各個熱分解過程的失重量或失重百分數(shù),J Therm Anal Calorim (2012) 107:763776,J Therm Anal Calorim (2012) 107:549553,2.10影響熱重曲線的因素 儀器因素 浮力影響 氣氛的對流影響 坩堝材料 支持器和爐子的幾何形狀 天平和記錄機構的靈敏度 操作條件因素 爐內氣氛 升溫速率 樣品量 樣品的幾何形狀 樣品的裝填方式 樣品的屬性,坩堝的影

16、響,實驗用的坩堝對試樣、中間產物、最終產物和氣氛都是惰性的，既不能有反應活性，也不能有催化活性。 坩堝材料有玻璃、石英、氧化鋁、鋁土、石墨、鉑、鋁、不銹鋼等。 所盛試樣量可以從1毫克到幾百克，常用的是5100mg 坩堝的材料、大小、重量和幾何形狀對熱重曲線有不同程度的影響,坩堝形狀對熱重曲線的影響,不論是試樣受熱分解出氣體的還是試樣與周圍氣體相互作用的反應，有關的氣體都要通過試樣表面逸出或滲入，都要通過試樣顆粒之間的擴散。 在試樣量、試樣顆粒度、填裝松密度等實驗條件都相同的情況下，樣品盤的形狀不同對TG曲線也有影響。,樣品盤的加深或帶蓋，給氣體的擴散增加了阻力，最終導致了反應的延遲和反應速率的

17、降低。,應盡量使用少量試樣薄薄地攤在淺皿狀坩堝中，使過程免受擴散控制。 除非為了防止試樣飛濺，一般不采用加蓋封閉坩堝，因為這會造成反應體系氣流狀態(tài)和氣體組成的改變。,操作條件因素爐內氣氛,惰性氣氛下的熱裂解為單一過程，而熱氧化理解較為復雜 氣氛對實驗結果有較大影響，必須注明氣氛條件，包括： (1)靜態(tài)還是動態(tài)氣氛 若為靜態(tài)氣氛則產物的分壓有更加明顯的影響，使反應向高溫移動，并且要受升溫速率的影響；動態(tài)氣氛則分壓影響鉸小。 (2)氣氛的種類 氣氛的種類可概括為： 空氣(最一般的氧化氣氛 N2、Ar、 He(惰性氣氛) H2、CO、CH4(還原性氣氛) O2(強氧化性氣氛) CO2(從試樣生成的或

18、與試樣反應產生的) Cl2，F(xiàn)2、NH3等(腐蝕性氣體)； 水蒸汽； 以上氣體的混合氣氛 減壓、真空、高壓,Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 97 (2009) 2, 415419,空氣下比氮氣下失重多,J Therm Anal Calorim (2012) 107:305311,DAS：二苯胺-4-磺酸鈉（C12H10NSO3Na）,空氣下比氮氣下失重少,升溫速率的影響,這是對TG曲線最大的影響因素 由于TG實驗中試樣和爐壁不接觸，試樣的升溫是靠介質-坩堝-試樣進行熱傳遞，在爐子和試樣之間形成溫差。這受到試樣性質、尺寸、試樣本

19、身物理(或化學)變化引起的熱焓變化等因素的影響，并在試樣內部也可形成溫度梯度。 這個非平衡過程隨升溫率升高而加劇，即溫差隨升溫速率的提高而增加 升溫速率越大溫度滯后越嚴重，開始分解溫度Ti及終止分解溫度Tf都越高，溫度區(qū)間也越寬。,一般進行熱重法測定不要采用太高的升溫速率，對傳熱差的高分子物試樣一般用510Kmin，對傳熱好的無機物、金屬試樣可用1020Kmin,不同升溫速率下的TG曲線可以用來進行動力學分析,升溫速率是一個重要的程序變量 在某一溫度下，與快速升溫相比，在慢速升溫時反應速率常數(shù)(或反應程度)更大。圖中幾條線是平行的，熱解反應的活化能是相同的，說明其反應機制并無變比。,Journ

20、al of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 96 (2009) 2, 439441,樣品量對TG曲線的影響,試樣量大時，由于熱傳導(特別是對于導熱性差的高分子材料等)，在試樣內形成溫度梯度，并且試樣的起始量越大，則在其內部的溫度差也越大 分解的揮發(fā)產物須經內層向外層擴散，逸出表面，擴散障礙影響這一過程的進行 加大試樣量通常使曲線的分辨率變差，并移向較高溫度，反應所需的時間加長。,試樣量加大，試樣內部溫度梯度也加大，反應產生的氣體產物的擴散速率降低，因而影響了TG曲線的位置和形狀 在儀器靈敏度允許的范圍內，一般采用盡可能少的試樣用來進行實驗。,樣品的

21、幾何形狀和粒度的影響,試樣的形狀和顆粒度大小的不同對氣體產物擴散的影響也不同，由此改變了反應速度，進而影響TG曲線的形狀。 大片狀試樣的分解溫度比顆粒狀的要高，粗顆粒的試樣比細顆粒的分解溫度要高 此外，某些大晶粒試樣在加熱過程產生爆濺現(xiàn)象，致使TG曲線上出現(xiàn)實然失重，這種情況應加以避免。,J Therm Anal Calorim (2012) 107:463469,樣品填裝方式的影響,試樣的填裝方式對TG曲線也有影響。 試樣填裝越緊密，試樣顆粒間接觸好，熱傳導性越好，因而溫度滯后現(xiàn)象越小。缺點：不利于氣氛與試樣顆粒間的接觸，阻礙了分解氣體的擴散和逸出。 通常把試樣放入坩堝后，輕輕敲一敲，鋪成均

22、勻的薄層，這樣可以獲得重現(xiàn)性較好的TG曲線。,其他因素,試樣的飛濺 樣品填裝過緊、較大顆?；蚓顦悠罚訜岷缶锌赡墚a生迸濺，導致突然失重 解決方案：填裝不宜過緊、坩堝加帶孔蓋,KMnO4 不加蓋 air氣氛，10/min,KMnO4 加蓋扎孔 air氣氛， 10/min,快速失重區(qū)等溫線仍為線性，說明此劇烈轉變非化學變化,試樣的反應潛熱、比熱和熱傳導系數(shù),反應熱引起的試樣溫度高于或低于爐溫，取決于試樣是放熱還是吸熱。 爐溫和試樣溫度之間因熱效應引起的溫度相差可以達到30甚至更高，它對計算動力學參數(shù)帶來嚴重誤差，因此必須通過溫度標定（或校正）來消除可能產生的誤差。,J Therm Anal C

23、alorim (2012) 107:305311,DAS：二苯胺-4-磺酸鈉（C12H10NSO3Na）,儀器的工作環(huán)境,儀器應放置在恒溫恒濕的環(huán)境中，濕度過大會影響實驗結果 保證爐子出氣口暢通，不得有高溫冷凝物質堵塞出口,2.12 有關熱重分析法的相關標準,美國材料與試驗協(xié)會 American Society for Testing and Materials,ASTM、ISO相關標準,E0473-00 Terminology Relating to Thermal Analysis D4000-01 Identification of Plastic Materials E0487-99

24、Constant Temperature Stability of Chemical Materials E0698-99 Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials,E1142-97 Terminology Relating to Thermophysical Properties E1231-01 Hazard Potential Figures-of-Merit for Thermally Unstable Materials E1860-97A Time Base Calibration of Thermal

25、 Analyzers E1953-98 Description of Thermal Analysis Apparatus E1970-01 Statistical Treatment of Thermal Analysis Data E2009-99 Oxidation Onset Temperature by TGA,70,D3850-94 Rapid Thermal Degradation of Solid Electrical Insulating Materials by Thermogravimetric Methods用熱重分析方法測量絕緣材料的快速熱分解過程 D3895-98

26、Oxidative Induction Time of Polyolefins by Thermal Analysis 熱分析方法測定的聚烯烴的氧化誘導時間 D6382-99 DMA and TGA of Roofing and Waterproofing Membrane Material屋頂和防水的膜材料DMA和TGA,有關熱重分析的國內相關標準（國標及行標）,2.13 熱重分析法的應用,在有機化學中的應用 在高分子科學中的應用 在分析化學中的應用 在無機化學中的應用 在礦物科學中的應用 在其他領域中的應用 在吸附科學中的應用,在有機化學中的應用,在研究有機化合物熱分解過程時，要注意實驗氣

27、氛和加熱速率的影響 最初的分解產物在空氣中往往發(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雜,有機化合物分解過程十分復雜 很多分解過程都常出現(xiàn)多個階段重疊，各種反應在一個狹窄的溫區(qū)內同時進行，而且在整個熱處理過程中，樣品的物理狀態(tài)也在改變，這給分析和推斷分解過程造成極大困難,Fig. 1 a TG of dye I,J Therm Anal Calorim (2012) 107:763776,有機物分解機理的研究,Scheme 1 Thermal decomposition scheme of dye I,在藥物分析中的應用,類型 實例熔融 藥品物質

28、的熔點；純度測試蒸餾 液體或半固體賦形劑的蒸發(fā)升華 在凍干時去掉水份脫附 潮濕顆粒樣品的干燥去溶劑及結晶水 結晶水合物中化學計量水的去除 吸附 藥物對氣態(tài)溶劑的吸附化學吸附溶劑化 賦形劑吸附水蒸氣分解 藥物的熱分解配位 藥品和環(huán)式糊精合成的復合體,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。在這個溫度范圍內可涉及吸附水、結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范圍內進行。 發(fā)泡劑(包括KHCO3、NaHCO3、檸檬酸或酒石酸)。它們的分解產物主要是

29、CO2和水。 根據TG曲線的拐點可推斷中間產物的形成。如果已知分解反應，則容易確定所生成的產物。否則，要與已知藥物的標準TG曲線進行對比才能作出準確的判斷。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、結晶水、羥基水） 水分的存在對于藥品的保質期和藥品的性能有很大的影響 TG 可以檢測和控制藥品中的水分 (也包括其它的揮發(fā)份),結晶水的分解,在炸藥和固體火箭推進劑分析中的應用,炸藥亦被稱為含能材料，即指能釋放出巨大能量的物質。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

30、產生強大破壞力的主體炸藥。,現(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為主軸的有機化合物，可長時期安全穩(wěn)定并存而不產生急速氧化作用的各式炸藥，其中的單質炸藥以 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鈍感處理后裝填使用。,爆發(fā)溫度194,TG曲線在爆發(fā)溫度附近出現(xiàn)表觀增重 與試樣釋放氣體產物過程中改變了天平的

31、平衡狀態(tài)有關,槍炮火藥的TG曲線,實驗要求： 樣品量少， 氣體流速適當加大 必要時加入稀釋劑,固體火箭推進劑的TG曲線,在高分子科學中的應用,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期 研究高分子材料的化學反應動力學 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 先從側鏈脫掉低分子量的小分子，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，TG曲線不同,橡膠中碳黑(

32、Carbon)含量分析,碳黑經常用來與橡膠共混來改進其化學或物理性能，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。,J Therm Anal Calorim (2012) 107:355363,研究高分子材料的化學反應動力學 研究高分子材料的老化,TGA研究酚醛樹脂的分解動力學,CARBON 4 8 ( 2 0 1 0 ) 3 5 2 3 5 8,在分析化學中的應用,沉淀物組成分析 確定用固體配制標準分析溶液的熱處理溫度 復雜混合物的組成分析 化合物的分離和結構分析,實例：含有鈣

33、、鎂離子的二元混合物分析,鈣和鎂離子作為草酸鹽而被沉淀得到的TG曲線與各自的草酸鹽TG曲線比較 以x，y分別代表鈣和鎂的重量，m和n分別代表在500時(MgO+CaCO3)和900時 (MgO+CaO）混合物的重量百分數(shù)（由TG曲線得到），則：,于是,化合物的分離和結構分析,對某些化學法難以分離的化合物用熱重法進行熱分離，簡便、快速而具有較大的實用價值。 稀土元素因其價數(shù)、離子半徑相近，用化學法分離十分困難。 將各稀土化合物近行TG分析，掌握其分解情況，然后通過控制混合物的分解溫度和時間，進行分步分解，使一部分組分轉變成難溶于水的氧化物或堿式鹽，未分解的進入溶液，如此重復操作即可達到分離的目的

34、。 熱分析法用于結構分析時，常見的是TG法在其它分析方法配合下確定物質所含的結晶水及其結合狀態(tài)，判別物質是晶態(tài)還是非晶態(tài)和研究配位化合物的結構 在確定試劑或重量分析中的沉淀物的干燥溫度時TG能為化學分析提供比較確切的干燥操作參數(shù),J Therm Anal Calorim (2012) 107:439445,在無機化學中的應用,純無機化合物、礦物、陶瓷、金屬、合金、燒結炭化物、玻璃、催化劑、建筑材料等，均為可應用熱重法研究 熱穩(wěn)定性、分解反應和脫水反應 研究催化劑 研究絡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) 研究與氣體介質間的關系 研究熱分解過程和機理 研究反應動

35、力學,Cu(OH)2在157處發(fā)生的是吸熱的失水反應，失水量是18.40，接近理論值18.47；在1040發(fā)生的是吸熱的還原反應，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，此時質量不再變化。,MnCO3在378處發(fā)生的是脫去CO2的吸熱反應(MnCO3MnO+CO2)，并有明顯失重； 470540和580800出現(xiàn)的是氧化反應放熱峰，TG曲線為增重；900左右發(fā)生的是還原反應（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

36、MnCO3在空氣中的分解過程存在氧化還原反應。,Cu(OH)2和MnCO3的TG-DTA曲線,熱穩(wěn)定性、分解反應和脫水反應,J Therm Anal Calorim (2012) 107:607616,研究催化劑,TG可用于研究催化劑的催化活性和催化劑的中毒現(xiàn)象以及環(huán)境因素對催化劑性能的影響等，廣泛應用于評價和選擇催化劑,肼分解催化劑焙燒溫度的選擇,肼分解催化劑是以Al2O3為載體，浸漬后的組成為H2IrCl6/Al2O3。為將負載H2IrCl6分解為IrCl3，要求在氮氣下進行焙燒。,DTG出現(xiàn)兩個峰，TG曲線上皆有對應的失重。第一個峰出現(xiàn)在150之前，為脫表面吸附水峰；第二個峰出現(xiàn)在240

37、400溫區(qū)，為負載H2IrCl6的分解峰。,H2IrCl6/Al2O3IrCl3/Al2O3+2HCl+1/2Cl2 顯然，對肼分解催化劑，其焙燒溫度系指負載鹽分解終了的溫度。故由其焙燒的TG-DTG曲線，可以直接確定肼分解催化劑的焙燒溫度為400。,研究絡合物和金屬有機化合物,通過對絡合物的熱穩(wěn)定性和分解機理的研究可以獲得有關絡合物結構的信息 六氯-內亞甲基四氫化酞酸(HET酸)在塑料工業(yè)中是很重要的化合物，這種二羧酸的金屬絡合物和它的衍生物在工業(yè)上有廣泛的用途。 研究表明C-Cl鍵的熱穩(wěn)定性要比HET酸高，含下列四種金屬的金屬絡合物的穩(wěn)定性按下述次序排列； CuCoZnMg,在固相中從半夾

38、心絡合物分解出CH3I與在溶液中的分解溫度相同的，但是在熱重曲線中卻顯示出有兩個獨立步驟的反應機理,J Therm Anal Calorim (2012) 107:651659,在礦物科學中的應用 礦物組成與分解 礦物的結晶水和結合水的測定 礦物中有機物含量的測定 煤的燃燒、不同氣氛下的炭化、礦物質含量 石油的蒸發(fā)過程、重餾分中揮發(fā)組分的測定 石油產品的熱分解及分解動力學 潤滑油的表征及熱穩(wěn)定性研究 瀝青的表征及瀝青中的蠟含量測定,礦物的結晶水和結合水的測定,熱重法可以測定出物理水和結合水的含量，混合物中結晶水的含量在粘土礦物學的研究中占重要地位 熱重法測定高嶺土-鋰蒙脫石混合物成分的過程 由于脫羥基反應，高嶺土失去20.6的水，而鋰蒙脫石失去12.4%的水 根據混合物的失重曲線，可以發(fā)現(xiàn)這種混合物中含有高嶺土70，含鋰蒙脫石30%，與理論值完全一致,J Therm Anal Calorim (2012) 107:11431146,在其他領域中的應用 在建筑材料中的應用 建材的熱穩(wěn)定性、燃燒溫度等的測定 水合硅酸鈣中游離氫氧化鈣和碳酸鈣的測定 凝固水泥中各種晶相之比 測定硬化混凝土中的水含量 在生物材料中的應用 腎結石的成分分析 木材、紙張、紡織品等的成分分析 生物體的含水量分析 生物材料的熱穩(wěn)定性分析 在食品工業(yè)中的應用 在環(huán)境保護領域的應用 空氣中塵埃的成