TGDSC热分析
同步热分析(TGA-DSC)实验讲义
综合同步热分析（T G A-D S C）实验讲义一、实验目的：用热分析仪对进行TG和DSC分析，并对热分析谱图进行定性和定量分析。
二、预习要求1、了解热分析仪的工作原理和操作方法；2、了解TG和DSC分析的基本原理及热分析谱图的意义。
三、原理1、热分析的定义:热分析(thermal analysis)：顾名思义，可以解释为以热进行分析的一种方法。
1977年在日本京都召开的国际热分析协会（ICTA）第七次会议上，给热分析下了如下定义：即热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理、化学性质与温度的关系的一类技术。
通俗来说，热分析是通过测定物质加热或冷却过程中物理性质（目前主要是重量和能量）的变化来研究物质性质及其变化，或者对物质进行分析鉴别的一种技术。
程序控制温度：一般是指线性升温或线性降温，当然也包括恒温、循环或非线性升温、降温。
也就是把温度看作是时间的函数：T＝φ（t）; t：时间。
常见的物理变化：熔化、沸腾、升华、结晶转变等；常见的化学变化：脱水、降解、分解、氧化，还原、化合反应等。
这两类变化，常伴有焓变，质量、机械性能和力学性能等的变化。
2、热分析存在的客观物质基础在目前热分析可以达到的温度范围内，从－150℃到1500℃（或2400℃），任何两种物质的所有物理、化学性质是不会完全相同的。
因此，热分析的各种曲线具有物质“指纹图”的性质。
3、热分析的起源及发展1899 年英国罗伯特－奥斯汀（Roberts-Austen）第一次使用了差示热电偶和参比物，大大提高了测定的灵敏度，正式发明了差热分析（DTA）技术。
1915 年日本东北大学本多光太郎，在分析天平的基础上研制了“热天平”即热重法（TG），后来法国人也研制了热天平技术。
1964 年美国瓦特逊（Watson）和奥尼尔（O’Neill）在DTA技术的基础上发明了差示扫描量热法（DSC）。
美国P－E公司最先生产了差示扫描量热仪，为热分析热量的定量作出了贡献。
热分析（TGADTADSC）技术知识入门篇！
热分析（TGADTADSC）技术知识入门篇！# 易科学~让天下没有难做的实验 #热分析技术是在温度程序控制下研究材料的物理或化学变化，如氧化、聚合、固化、硫化、脱水、结晶、熔融、晶格改变等，这些变化往往伴随着热力学性质（如焓变、比热、导热系数等）的改变，故可通过测定其热力学性能的变化，来了解各种无机和有机材料的物理或化学变化过程，是一种十分重要的分析测试方法。
最常用的热分析方法有：热质量分析（Thermogravimetric analysis，TGA）差热分析（Differential analysis，DTA）差示扫描热量测定（Differential scanning calorimetry，DSC）热分析原理TGA：这是一种通过改变温度来测定物质质量的变化的分析方法。
热重分析主要研究在空气或惰性气氛材料的热稳定性、热分解作用和氧化分解等物理化学变化。
DTA：在程序控温条件下，测试样品与参比物之间的温度差随时间变化的一种分析方法。
主要用于熔化、结晶转变、二级转变、氧化还原反应、裂解反应等。
DSC：在程序控温条件下，测量输入到样品与参比物的功率差（焓变反应热）随时间或时间变化的一种分析方法；可用于测量包括高分子材料在内的固体、液体材料的熔点、沸点、玻璃化转变、热容、结晶温度、结晶度、反应温度、纯度、反应热等。
影响因素一、实验条件1.样品盘的材料一般采用惰性材料制备，如铂、陶瓷等，但对于一些碱性试样确不能采用石英和陶瓷样品盘，他们间在升温过程中会发生化学变化，影响热分析曲线，特别是铂金对很多有机化合物和某些无机物起催化作用，促进发生不该发生的反映，也影响了热分析曲线的真实性。
2.升温速率升温速率有快慢之分，无论是快还是慢，对测定过程和结果均有着十分明显的影响。
3.气氛若气氛气的导热性良好，会有利于向体系提供更充分的热量，提高分解反映的速率。
氩气、氮气、氦气这三种惰性气体热导率与温度的关系是依次递增的，因此，碳酸钙的热分解速率在氦气中最快，在氮气中次之，氩气中更次。
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
亮点
金属氧化物薄层通常制备方法：原子层沉积、脉冲激光沉积、化学气相 沉积、射频溅射、喷墨印刷等方法。
本文—— “combustion” process in which the
heat required for oxide lattice formation is provided by the large internal energies of the precursors
IPS实质TFT
TFT：指薄膜晶体管，即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的 薄膜晶体管来驱动， 高速度、高亮度、高对比度， 最好的LCD彩色显示设备之一
文章内容： 金属氧化物半导体——耦合光透性、机械性能好、出色的电子性能。
TFT performance of many oxides exceeds that of amorphous silicon (a-Si:H), and their stability rivals or exceeds that of typical organic semiconductors
外推始点onset：基线延长线与曲线拐点切线的交点。
始点initial：开始偏离基线的点。
常见热分析技术
热重分析 微分热重分析 差热分析 差示扫描量热法
检测待测物与样品 的不同
TG(DTG) 质量
DTA 温度
DSC 能量（热焓）
热重分析法
程序控温下，质量 随温度的变化。m=f（T）。 测量条件：发生质量变化。 纵坐标：质量或其百分数
600
800
1000
1200
140 780
180 205
450
T/℃
1030
差热分析法（DTA）参Fra bibliotek物：在测量温度范围内不发生 任何热效应的物质，如-Al2O3、
最新高分子研究方法-热分析(TG、TMA、DSC等)介绍
1. 概述 2. 热重分析 (TG) 3. 热机械分析 (TMA) 4. 示差扫描量热法 (DSC) 5. 动态力学分析 (DMTA) 6. 介电分析 (DETA)
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
第一章 热分析技术概述
一、什么是热分析 热分析的本质是温度分析。物质经历温度变化的同时，必
1891年，英国人使用示差热电偶和参比物，记录样品与参照物 间存在的温度差，大大提高了测定灵敏度，发明了差热分析 (DTA)技术的原始模型 1915年，日本(俄国)人在分析天平的基础上研制出热天平，开创 了热重分析(TG)技术 1940-1960年，热分析向自动化、定量化、微型化方向发展 1 9 6 4 年 ， 美 国 人 在 DTA 技 术 的 基 础 上 发 明 了 示 差 扫 描 量 热 法 (DSC), Perkin-Elmer公高司分子率研先究方研法-热制分了析(TDG、SCTM-A1、型示差扫描量热仪
物理性质 重量 热量 尺寸
模量or 柔量 介电常数
热分析技术名称 热重分析法
示差扫描量热法 热机械法
动态力学分析 热电分析
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
缩写 TG DSC TMA DMTA DETA
二、热分析简史
1887年，法(德)国人第一次用热电偶测温的方法研究粘土矿物在 升温过程中的热性质的变化
2.1 影响热重测定的因素
2.1.1 升温速度
升温速度越快，温 度滞后越大，Ti及Tf越 高，反应温度区间也越 宽。建议高分子试样为 5 ~10K/min， 无 机 、 金 属试样为10~20K/min
重量分数
0.42 2.5 10 40 100 240 480 K／min
热分析TG-DTA-DSC
曲线的纵坐标m为质量，横坐标T为温度。 m以mg 或剩余百分数%表示。温度单位用 热力学温度（K）或摄氏温度（℃）。Ti 表 示起始温度，即累积质量变化到达热天平可 以检测时的温度。Tf表示终止温度，即累积 质量变化到达最大值时的温度。Tf-Ti表示反 应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。 曲线中AB 和CD，即质量保持基本不变的部 分叫作平台，BC部分可称为台阶。
(1) 升温速率
对热重法影响比较大。 升温速率越大，所产生的热滞后现象越严重，
往往导致热重曲线上的起始温度Ti和终止温度 Tf偏高。虽然分解温度随升温速率变化而变化， 但失重量保持恒定。 中间产物的检测与升温速率密切相关，升温速 率快不利于中间产物的检出，因为TG曲线上 拐点变得不明显，而慢的升温速率可得到明确 的实验结果。 热重测量中的升温速率不宜太快，一般以0.56℃/min为宜。
2.1 基本原理
TG与DTG的测量都要依靠热天平（热重分析仪），
主要介绍热天平及热重测量的原理。 热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是 在普通分析天平基础上发展起来的，具有一些特 殊要求的精密仪器：（1）程序控温系统及加热炉， 炉子的热辐射和磁场对热重测量的影响尽可能小； （2）高精度的重量与温度测量及记录系统；（3） 能满足在各种气氛和真空中进行测量的要求；（4） 能与其它热分析方法联用。
3.1差热分析基本原理
差热分析的基本原理，是把被测试样和一种中性物 （参比物）置放在同样的热条件下，进行加热或冷却，在 这个过程中，试样在某一特定温度下会发生物理化学反应 引起热效应变化 ，即试样侧的温度在某一区间会变化， 不跟随程序温度升高，而是有时高于或低于程序温度，而 参比物一侧在整个加热过程中始终不发生热效应，它的温 度一直跟随程序温度升高，这样，两侧就有一个温度差， 然后利用某种方法把这温差记录下来，就得到了差热曲线， 再针对这曲线进行分析研究。
(完整word版)TG-DSC热分析
TG-DSC热分析一、实验目的1.了解热重分析法和差示扫描量热法的基本原理和同步热分析仪分析仪的基本构造；2.掌握同步热分析仪的使用方法；3.测定碳酸钙试样的TG-DSC谱图,并根据所得到的谱图,分析样品在加热过程中发生的化学变化。
二、实验原理1.热重分析热重法，是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法。
进行热重分析的仪器，称为热重仪，主要由三部分组成，温度控制系统，检测系统和记录系统。
通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。
从热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。
实验得到的结果是微商热重曲线，即DTG曲线，以质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少；横坐标为温度或时间，从左往右表示增加。
DTG曲线的特点是，它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比；当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG 曲线能明显的区分开来。
热重法的主要特点，是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。
根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。
图中给出可用热重法来检测的物理变化和化学变化过程。
我们可以看出，这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的，如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。
但象熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品没有质量变化，热重分析方法就帮不上忙了。
2.差示扫描量热分析差示扫描量热法（DSC）是在等速升温（降温）的条件下，测量输入到试样与参比物的功率差（如以热的形式）随温度变化，简称DSC（differential scanning calorimetry）。
DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标。
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
始点initial：开始偏离基线的点。
常见热分析技术
热重分析 微分热重分析 差热分析 差示扫描量热法
检测待测物与样品 的不同
TG(DTG) 质量
DTA 温度
DSC 能量（热焓）
热重分析法
程序控温下，质量 随温度的变化。m=f（T）。 测量条件：发生质量变化。 纵坐标：质量或其百分数
略：XRD 、电子迁移率等测试。。。。
贰
《应用化学》（德语：Angewandte Chemie） 每周出版一期 由德国化学会出版，由约翰威立公司发行。
主要内容
we report the discovery and characterizations of the first Na-containing i-QC, i-Na13Au12Ga15, which belongs to the Bergman type but has an extremely low valence electron-to-atom (e/a) value of 1.75
程序控温下，测量物与参比物能量差随温 度变化
程序控温下，物质释放出气体随温度变化
热分析曲线
横坐标表示温度T或时间t，纵坐标为相应的物理量，例如热流量dQ/dT，温 差△T，质量损失△ m,长度（体积）变化△ L（ △ V）。
基线：无试样存在时产生的分析轨迹，或者可以说是恒定条件下，仪器的 响应信号曲线。
亮点
金属氧化物薄层通常制备方法：原子层沉积、脉冲激光沉积、化学气相 沉积、射频溅射、喷墨印刷等方法。
本文—— “combustion” process in which the
heat required for oxide lattice formation is provided by the large internal energies of the precursors
DSC_TG综合热分析实验
一、实验原理差示扫描量热分析法（DSC）差示扫描量热分析也是用参比物和试样进行比较，但是两者的重要差别在于DSC的参比物和试样各自由一个单独的微型加热室加热。
当试样按程序升温时，控制系统根据试样和参比物的温差信号来调节加热器的功率输出，使试样和参比物在整个试验过程中（不论有无热效应发生）始终保持温度一致，即两者的温差为零。
所记录的是试样和参比物之间的功率差随温度的变化曲线，称为DSC曲线。
DSC可以用来测量转变温度、转变时间和热效应峰或谷。
其峰或谷的面积与试样转变时吸收或放出的热量成正比。
热重分析法（TG）热重分析法就是在程序温度的控制下，借助于热天平，获得试样的质量随温度变化关系的信息。
它的适用范围很广，研究的对象包括金属、陶瓷、橡胶、塑料、玻璃以及其它一些有机和无机材料。
它可以进行吸附、裂解、氧化还原的研究，耐热性、热稳定性、热分解及其产物的分析，汽化、升华及反应动力学的研究。
由热重法测得的记录为热重曲线或称TG曲线，其横坐标表示温度或时间，纵坐标表示质量。
曲线的起伏表示的质量的增加或减少。
平台部分表示试样的质量在此温度区间的稳定的。
热重法仅能反映物质在受热条件下的质量变化，由它获得的信息有一定的局限性。
此法受到许多因素的影响，是在一些限定条件下获得的结果，这些条件包括仪器、实验条件和试样因素等。
因此获得的信息又带有一定的经验性。
如果利用其它一些分析方法进行配合试验，将对测试结果的解释更有帮助。
DSC、TG等各种单功能的热分析仪若相互组装在一起，就可以变成多功能的综合热分析仪，综合热分析仪的优点是在完全相同的实验条件下，即在同一次实验中可以获得多种信息，这样会有助于比较顺利地得出符合实际的判断。
四、影响综合热分析的因素试样量和试样皿热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。
一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0.1μg)，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化，粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，会使分解反应移向高温。
热分析-TG-DSC
PMMA、PTFE—几乎全部分解为单体，解聚； LDPE—分解为含5-7个碳原子的片段，无规裂解。
（2）研究高分子材料的共聚物和共混物
苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物的热稳定性
共混物的TG曲线
共混物的TG曲线中，各组分的失重温度没有太大变化，各 组
分失重量是各组分纯物质的失重乘以百分含量叠加的结果。
• 阻燃剂在聚合物中有特殊效果，阻燃剂的种类和用 量选择适当，可大大改善聚合物材料的阻燃性能。
无机阻 燃剂
（4）研究聚合物固化
酚醛树脂等温固化的TG曲线
(5) 测定高分子材料的氧化诱导期
在恒定温度下，从通氧开始（TG曲线上有个小的换气波 动），直到TG曲线上发生增重之间的时间，称为热氧化诱导 期。根据诱导期的长短可以评定高分子材料的耐热氧化稳定 性。
1.2.1 热重法和微商热重法
（1）热重法：在程序控制温度下，测量物质的质量与 温度，或在恒温下测量物质的质量与时间关系的技 术。
W=f（T或t）
式中：W—物质质量；T—温度；t—时间
（2）微商热重法（DTG）：表示质量随时间的变化 率(dm/dt)与温度(或时间)的函数关系。
纵坐标—质量变化率dm/dt或dm/dT
•发泡剂的性能和用量直接影响泡沫材料的性能和制 造工艺条件。
在N2气流中以100℃/min的升温速率将低密度聚乙烯泡沫塑 料加热至180 ℃ ，使发泡剂开始分解，然后以5 ℃的升温速 率从180 ℃缓慢加热至210 ℃ ，以确保发泡剂在聚乙烯降解 前从样品中挥发。样品1和2中发泡剂的含量分别为5.5%和 14.25%。
试样摊成薄层，有利热传导、扩散和 挥发。
③ 挥发物冷凝的影响
影响的原因：试样分解、升华、逸出的挥 发性物质在仪器的温度较低位置处冷凝， 特别挥发物冷凝在称重的体系中（如悬 丝），这部分残留的冷凝物的质量的变化 将叠加到待测试样中。
TG-DSC热分析
TG-DSC热分析一、实验目的1.了解热重分析法和差示扫描量热法的基本原理和同步热分析仪分析仪的基本构造；2.掌握同步热分析仪的使用方法；3.测定碳酸钙试样的TG-DSC谱图,并根据所得到的谱图,分析样品在加热过程中发生的化学变化。
二、实验原理1.热重分析热重法，是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法。
进行热重分析的仪器，称为热重仪，主要由三部分组成，温度控制系统，检测系统和记录系统。
通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。
从热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。
实验得到的结果是微商热重曲线，即DTG曲线，以质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少；横坐标为温度或时间，从左往右表示增加。
DTG曲线的特点是，它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比；当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG曲线能明显的区分开来。
热重法的主要特点，是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。
根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。
图中给出可用热重法来检测的物理变化和化学变化过程。
我们可以看出，这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的，如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。
但象熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品没有质量变化，热重分析方法就帮不上忙了。
2.差示扫描量热分析差示扫描量热法（DSC）是在等速升温（降温）的条件下，测量输入到试样与参比物的功率差（如以热的形式）随温度变化，简称DSC（differential scanning calorimetry）。
DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标。
tg-dsc分析原理
tg-dsc分析原理
为了避免标题相同的文字，以下是TG-DSC（恒温差热分析）
的分析原理：
TG-DSC是一种热分析技术，结合了热重分析（TG）和差示
扫描量热分析（DSC）两种技术，用于研究材料的热性质和热行为。
TG-DSC通常由TG和DSC两个部分组成的机械系统以及相应的温度和压力控制系统。
其中，热重分析（TG）通过测量样品在恒定升温速率下的质
量变化，来研究样品的热分解、蒸发、氧化等热性质。
在TG
实验中，样品通常被放置在称量样品盘中，然后升温至一定温度，通过记录样品的质量变化，可以获得样品的失重曲线。
差示扫描量热分析（DSC）则是通过比较样品和参比物的热响应，来研究材料的热力学性质和相变行为。
在DSC实验中，
样品和参比物分别被放置在两个热电偶中，并分别进行升温或降温，通过记录样品和参比物的温度差异，可以得到样品的热流曲线。
通过将TG和DSC两种技术结合在一起，TG-DSC可以同时获得样品的质量变化曲线和热流曲线。
通过对TG-DSC曲线的
分析，可以确定样品的热性质、热分解特性、相变行为等。
此外，TG-DSC还可以通过对比样品和参比物的曲线，来研究样
品与参比物之间的差异。
通过对TG-DSC曲线的分析和解释，可以深入了解材料的热行为和热性质。
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、DSC等)介绍【实用参考】
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
2.1.2 样品的粒度和用量
样品的粒度不宜太
W
大、装填的紧密程度适
中为好。同批试验样品，
每一样品的粒度和装填
紧密程度要一致
小用量
大用量
温度
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
2.1.3 气氛
常用气氛为空气和N2，亦使用O2、He、 H2、CO2 、Cl2和水蒸气等。气氛不同反应 机理不同。气氛与样品发生反应，则TG曲 线形状受到影响
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
样品重量分数w对温度T或
时间t作图得热重曲线(TG
曲线)：
w
w = f (T or t)
起始 水分 可燃 烧物
因多为线性升温，T与dw/dT 或 dw/dt 称微分热
重曲线(DTG曲线)
气流速度40~50mL/min
400 600 800 1000 1200 温度(C)
如存在挥发物的再冷凝，
问题
应加大热天平室气氛的通
气量
将CO2 、真空、空气
高分子研究方法-热分析(TG、TMA三、 种气氛与曲线对应
DSC等)介绍
2.1.4 试样皿
➢ 试样皿的材质有玻璃、铝、陶瓷、石英、金属等 ➢ 试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的 ➢ 聚四氟乙烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类试样 皿，因相互间会形成挥发性碳化物 ➢ 白金试样皿不适宜作含磷、硫或卤素的聚合物的试 样皿，因白金对该类物质有加氢或脱氢活性 ➢ 在选择试样皿时试样皿的形状以浅盘为好，试验时 将试样薄薄地摊在其底部，以利于传热和生成物的扩散
增重 *
*
高分子研究方法-热分析(TG、TMA、 DSC等)介绍
dsc曲线与tg曲线关系
dsc曲线与tg曲线关系DSC曲线与TG曲线关系热分析技术是一种通过对物质在不同温度下的物理和化学性质进行测量和分析的方法。
其中，差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TG）是最常用的两种热分析技术。
DSC曲线和TG曲线是热分析实验中最基本的曲线类型，它们之间存在着密切的关系。
一、DSC曲线DSC曲线是通过测量样品与参比物在加热或冷却过程中的热流量差异而得到的曲线。
在DSC曲线中，通常会出现峰值，这些峰值代表了样品在加热或冷却过程中发生的物理或化学变化。
例如，当样品发生固-固相变时，DSC曲线会出现一个峰值，这个峰值代表了相变的热效应。
二、TG曲线TG曲线是通过测量样品在加热或冷却过程中的质量变化而得到的曲线。
在TG曲线中，通常会出现质量损失的峰值，这些峰值代表了样品在加热或冷却过程中发生的物理或化学变化。
例如，当样品发生热分解时，TG曲线会出现一个质量损失的峰值，这个峰值代表了热分解的质量损失。
三、DSC曲线与TG曲线的关系DSC曲线和TG曲线之间存在着密切的关系。
在许多情况下，DSC曲线和TG曲线可以相互印证，从而更加准确地确定样品的物理和化学性质。
首先，DSC曲线和TG曲线都可以用来确定样品的热稳定性。
在DSC曲线中，样品的热稳定性可以通过峰值的位置和大小来确定。
在TG曲线中，样品的热稳定性可以通过质量损失的温度和速率来确定。
因此，通过比较DSC曲线和TG曲线，可以更加准确地确定样品的热稳定性。
其次，DSC曲线和TG曲线都可以用来确定样品的热分解机理。
在DSC曲线中，样品的热分解机理可以通过峰值的形状和位置来确定。
在TG曲线中，样品的热分解机理可以通过质量损失的速率和温度来确定。
因此，通过比较DSC曲线和TG曲线，可以更加准确地确定样品的热分解机理。
最后，DSC曲线和TG曲线还可以用来确定样品的热性质。
在DSC曲线中，样品的热性质可以通过峰值的位置和大小来确定。
在TG曲线中，样品的热性质可以通过质量损失的温度和速率来确定。
DSC_TG综合热分析实验
TG-DSC热分析实验一、实验目的1．了解综合热分析仪的原理及仪器装置、操作方法。
2．通过实验掌握热重分析的实验技术。
3．使用TG-DSC分析仪分析高聚物的热效应和热稳定性。
二、实验原理在程序温度（等速升降温、恒温和循环）控制下，测量物质的质量和热量随温度变化的分析仪器。
刚开始加热时，试样和参比物以相同温度升温，试样没有热效应，DSC 曲线上为平直的基线。
当温度上升到试样产玻璃化转时，大分子的链段开始运动。
试样的热容发生明显的变化，由于热容增大需要吸收更多的热量，于是DSC曲线上方出现一个转折，该转折对应的温度，即玻璃化转变温度（Tg）。
若试样是能结晶的并处于过冷的无定形状态，则在玻璃温度以上的适当温度进行结晶，同时放出大量的热量，此时DSC 曲线上表现为放热峰。
再进一步加热，晶体开始熔融而需要吸收热量，其DSC曲线在相反方向出现吸热峰。
当熔融完成后，加于试样的热能再使试样温度升高，直到等于参比物的温度，回复到基线位置，将熔融峰顶点对应的温度记作熔点（T m）；继续加热试样可能发生其他变化，如氧化、分解（氧化是放热反应，分解是吸热反应）。
因此，根据DSC 曲线可以确定高聚物的转变和特征温度。
三．仪器和试剂四、实验步骤（一）操作条件1、实验室门应轻开轻关，尽量避免或减少人员走动。
2、计算机在仪器测试时，不能上网或运行系统资源占用较大的程序。
3、充入保护气体。
4、吹扫气体。
5、恒温水浴保证测量天平工作在一个恒定的温度下。
（二）试样准备1、检查并保证测试试样及其分解物。
2、坩埚（包括参比坩埚）预先进行热处理到等于或高于其最高测量温度。
3、保证与测量坩埚底部接触良好，样品应适量，确保测量精度。
4、对于热反应剧烈或在反应过程中易产生气泡的样品，应适当减少样品量。
5、炉子内部温度必须保持恒定（室温），天平稳定后的读数才有效。
6、测试必须保证样品温度（达到室温）及天平均稳定后才能开始。
7、先将试样制成细粉状并通过80~100目的筛孔，称取聚丙烯和低压聚乙烯的混合物（重量比3：1混合）10mg装入试样坩埚、隋性参比物a-Al2O3填充于另一坩埚中，样品量一般不超过坩埚容积的2/3，把装样的坩埚在清洁的石台上轻墩数次，使样品松紧适中。
17.实验三TG-DSC综合热分析
实验三TG-DSC综合热分析热分析是在温度程序控制下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。
常用的单一的热分析方法主要有：差热分析（DTA）、示差扫描量热法（DSC）、热重分析（TG）和体积热分析等测定物质在热处理过程中的能量、质量和体积变化的分析方法。
综合热分析，就是在相同的热处理条件下利用由多个单一的热分析仪组合在一起而构成的综合热分析仪，对实验材料同时实现多种热分析的方法。
综合热分析，能够同时提供更多的表征材料热特性的信息。
其中TGD－TA和TG－DSC 的组合，是较普遍采用的综合热分析方法。
它可实现：一般鉴定和确定产品的烧成制度，测定热力学参数（如比热容和热熔等）和结晶度、成分的定量分析以及反应动力学方面的研究等。
一、目的意义（1）了解STA409 综合热分析仪的原理及仪器装置；（2）学习使用TG-DSC 综合热分析方法鉴定聚合物。
二、基本原理由于试样材料在加热或冷却过程中，会发生一些物理化学反应，同时产生热效应和质量等方面的变化，这是热分析技术的基础。
热重分析方法，分为静法和动法。
热重分析仪，有热天平式和弹簧式两种基本类型。
本实验采用的是热天平式动法热重分析。
当试样在热处理过程中，随温度变化有水分的排除或热分解等反应时放出气体，则在热天平上产生失重；当试样在热处理过程中，随温度变化有Fe2*氧化成Fe3+等氧化反应时，则在热天平上表现出增重示差扫描量热法（DSC），分为功率补偿式和热流式两种方法。
前者的技术思想是，通过功率补偿使试样和参比物的温度处于动态的零位平衡状态；后者的技术思想是，要求试样和参比物的温度差与传输到试样和参比物之间的热流差成正比关系。
本实验采用的是热流式示差扫描量热法。
首先在确定的程序温度下，对样品坩锅和参比物坩锅进行DSC空运行分析，得到两个空坩锅DSC的分析结果一形成Baseline分析文件；然后在样品坩锅中加人适量的样品，再在Baseline文件的基础上进行样品测试，得到样品十坩锅的测试文件；最后由测试文件中扣除Baseline文件，即得到纯粹样品的DSC分析结果三、实验器材(1) 德国耐驰生产的STA409综合热分析仪一台(2) 电脑一台；四、测试操作1 •操作条件(1) 实验室门应轻开轻关，尽量避免或减少人员走动。
12第三章 热分析(DSC和TG等)--12次-20100315
3、升温速度的影响 升温速率对热重法影响较大。升温速率越大、产生的热滞 后现象越严重，热重曲线上的起始温度Ti和结束温度Tf偏高 、 且曲线变化的拐点不明显。TG实验常采用的升温速度为： 10℃/min。 4、气氛的影响 （1）气氛气的类型：对热重分析有很大的影响。 例如CaCO3热分解： CaCO3 =CaO+CO 2 ↑ 当采用真空中、空气和CO2三种气氛条件：文献报道其分 解温度相差近600℃。其原因是CaCO3受热分解产出的CO2 抑制了CaCO3的分解，使其分解温度大大提高了。
五 示差扫描量分析的应用
一般DSC分析仪的灵敏度较高，常用于定量分析，其 主要用途为： 1、一般鉴定：与标准物质对照； 2、比热容测定； 3、反应温度的测定： ① 熔融温度 ② 玻璃化转变温度 ③ 结晶温度等 4、热焓的测定； 5、结晶度和结晶速率的测定； 6、反应动力学研究。
第四节 热重分析(TG)
例如：碳酸钠类碱性试样：不要用铝、石英玻璃和普通陶瓷坩埚。 有人发现碳酸钠的分解温度在石英或普通陶瓷坩埚中要比在白金坩 埚中低。这是因为石英或普通陶瓷坩埚中的SiO2与碳酸钠在500℃ 左右发生反应，生成硅酸钠和碳酸盐。在使用白金坩埚时，尤其要 注意不能用于含磷、硫、卤素的高聚物试样。铂对许多有机物具有 加氢或脱氢活性，同时含磷或硫的聚合物对铂坩埚有腐蚀作用。
dQ s dQ r d (∆H ) ∆W = − = = I s2 Rs − I r2 Rr dt dt dt
该仪器补偿加热丝的设计特点是：Rs=Rr=R ，则
∆W = I Rs − I Rr = R( I s + I r )( I s − I r ) = IT ⋅ ∆V
2 s 2 r
d (∆H ) ∴⇒ ∆W = = IT ⋅ ∆V dt
TG-DSC分析方法
三、四、打开计算机控制软件，设定实验条件等。
五、将升温速度设定为10℃/min ，开始升温。 六、实验完成后，打印出差热－热重图。
五、注意事项
1、坩锅一定要清理干净，否则影响实验结果的准确性。 2、样品必须研磨得很细，一般在200目为宜。
六、实验结果
实验结束后（DTA三个峰完成， TG三个台阶完成，基线变 平后），关闭差热天平 电源，打印实验结果。
产生热效应，其表现为体系与环境（样品与参比物）
之 间 有 温 度 差 。 差 热 分 析 （ differential thermal
analysis.简称DTA）就是通过温差测量来确定物质的物 理化学性质的一种热分析方法。
2、TG（热重法）
物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质 量的变化就可研究其变化过程。 热重法（TG）是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系 的一种技术。热重法实验得到的曲线称为热重曲线（TG曲线）。
七、讨论：
1、依据失重百分率，推断反应方程式 2、各个参数对曲线分别有什么影响？
三、仪器试剂
差热天平1台、计算机、打印机各1套， CaC2O4∙H2O(A.R.)，
ā-Al2O3 (A.R.)
四、实验装置原理
四、实验步骤
一、开启仪器电源开关，然后开启计算机、打印机、差热天平 电源。 二、打开炉体，在托盘上分别放入参比物和反应物 二、接通冷却水，保持冷却水流量约200－300ml/min。
差热－热重分析
一、目的和要求
掌握差热－热重分析的原理，根据曲线解析样
品的谱图。 了解差热天平的工作原理及使用方法。 测定样品的差热－热重曲线，并通过微机处理数据。
二、实验原理：
1、DTA（差热）
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TG-DSC热分析
一、实验目的
1.了解热重分析法和差示扫描量热法的基本原理和同步热分析仪分析仪的基本构造；
2.掌握同步热分析仪的使用方法；
3.测定碳酸钙试样的TG-DSC谱图,并根据所得到的谱图,分析样品在加热过程中发生的化学变化。
二、实验原理
1.热重分析
热重法，是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法。
进行热重分析的仪器，称为热重仪，主要由三部分组成，温度控制系统，检测系统和记录系统。
通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。
从热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。
实验得到的结果是微商热重曲线，即DTG曲线，以质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少；横坐标为温度或时间，从左往右表示增加。
DTG曲线的特点是，它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比；当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG曲线能明显的区分开来。
热重法的主要特点，是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。
根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。
图中给出可用热重法来检测的物理变化和化学变化过程。
我们可以看出，这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的，如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。
但象熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品没有质量变化，热重分析方法就帮不上忙了。
2.差示扫描量热分析
差示扫描量热法（DSC）是在等速升温（降温）的条件下，测量输入到试样与参比物的功率差（如以热的形式）随温度变化，简称DSC（differential scanning calorimetry）。
DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/
秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标。
DSC直接反映试样在转变时的热量变化，便于定量测定。
试样在升（降）温过程中，发生吸热或放热，在DSC曲线上就会出现吸热或放热峰。
试样发生力学状态变化时（如玻璃化转变），虽无吸热或放热，但比热有突变，在DSC曲线上是基线的突然变动。
试样对热敏感的变化能反映在DSC曲线上。
发生的热效大致可归纳为：?
（1）发生吸热反应。
结晶熔化、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶水、二次相变（如高聚物的玻璃化转变）、气态还原等。
?
（2）发生放热反应。
气体吸附、氧化降解、气态氧化（燃烧）、爆炸、再结晶等。
?
（3）发生放热或吸热反应。
结晶形态转变、化学分解、氧化还原反应、固态反应等。
三、实验仪器及试剂
STA449F3型同步热分析仪，待测样品
四、实验步骤
1. 开机
打开恒温水浴、STA449C主机、TASC414/4控制器与计算机电源。
一般在水浴与热天平打开2～3小时后，可以开始测试。
2. 样品测试
(1). 称量样品质量及坩埚质量
（2）将样品放入炉体关闭炉体
(3). 打开基线文件
点击测量软件“文件”菜单下的“baseline”，选择“修正+样品”测量类型，输入样品名称、编号、所使用的气体及其流量等参数。
输入完成后点击“继续”，进入下一步
1打开温度校正文件
在此处选择测量所使用的温度校正文件，点击“打开”。
2 打开灵敏度校正文件
选择测量所使用的灵敏度校正文件，点击“打开”，进入下一布：
(4). 编辑设定温度程序
在此处编辑设定温度程序。
使用右侧的“温度段类别”列表与“增加”按钮逐个添加
各温度段，并使用左侧的“工作条件”列表为各温度段设定相应的实验条件（如气体开／关，是否使用冷却系统，是否使用STC模式进行温度控制等）。
(6). 设定测量文件名
选择存盘路径，设定文件名，点击“保存”，随后进入“STA调整”界面：
(7). 初始化工作条件与开始测量
点击“初始化工作条件”，软件将根据实验设置自动打开各路气体。
转动流量计上的旋钮，调节各路气体流量。
点击“清零”，对天平进行清零。
随后观察仪器状态满足如下条件：
1. 炉体温度与样品温度相近。
2. 炉体温度（不使用STC情况下）或样品温度（使用STC情况下）与设定起始温度相吻合。
3.TG信号稳定，一分钟内基本无漂移。
4.DSC信号稳定
即可点击“开始”开始测量。
五、实验结果及数据处理
数据分析要求：分析待测样品的分解温度和反应热，以及质量分解百分比。
查阅碳酸钙的分解温度与测试样品温度，验证确认待测样品是否为碳酸钙。