材料分析测试 热分析法

简称
TG-DTA TG-DSC TG/MS TG/FTIR TG/GC
? TA
测量的物理量 联用技术 同时联用技术
串接联用技术
间歇联用技术
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第二节 差热分析法
? 一、基本原理与差热分析仪 ? 差热分析（Differential Thermal A nalysis ，DTA ）：在程
序控温和一定气氛下，测量试样和参比物温度差与温度或 时间关系的技术。 ? 参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围内不产生 任何热效应的物质。如? -Al 2O3、MgO 等 ? 在实验过程中，将试样与参比物的温差作为温度或时间的 函数连续记录下来，就得到了 差热分析曲线（DTA curve ）。 ? 用于差热分析的装置称为差热分析仪。
依据：峰温、峰形和峰数目 方法：将实测样品DTA 曲线与各种化合物（或物相）的 标准DTA 曲线对照。 标准卡片：萨特勒(Sadtler) 研究室出版的卡片约 2000 张和麦肯齐(Mackenzie) 制作的卡片1662 张(分 为矿物、无机物与有机物三部分) 。 自制卡片
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DTA 用于共混聚合物鉴定——定性分析
峰的前沿 最大斜率 点的切线 与外推基 线的交点 称外推始 点 （extrap olated onset ）
放热效应exothermic effect，EXO
基线相当于? T=0 ， 样品无热效应发生 吸热效应endothermic effect，ENDO
向下的峰，表示吸热，有时叫吸热谷
横坐标：温度T（K或℃ ），或时间t（分钟，min ）
第十三章 热分析法
Thermal Analysis
第一节 概述 第二节 差热分析 第三节 差示扫描量热法 第四节 热重法
1
第一节 概述
? 热分析（thermal analysis ，TA）：在程序控温 （和一定气氛）下，测量物质的某种物理性质与 温度或时间关系的一类技术。 （GB/T 64252008 热分析术语）
简称
测量的物理量
TG 或TGA 质量变化? m
等温质量变化测量
逸出气体检测
EGD
逸出气体分析
EGA
放射热分析
差热分析 升温曲线测量
DTA
温度差? T或温度
差示扫描量热法
DSC
热量Q ，热容cp
温度调制式差示扫描量热法 MTDSC
3
热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）续
热分析方法 热机械分析
典型的DTA曲线
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新疆蛭石的TG-DTA 曲线
TG 曲线 失
重
百
分
率
或
叫
质
DTA 曲线
量
分
数
?V
温 度 差 ， 微 伏
日本理学TAS-100 型热分析仪测定
12
四川三台钠化蒙脱石的TG-DSC 曲线
? V/mg
德国耐驰STA 449 C 型综合热分析仪测定
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聚苯乙烯的TG-DTA曲线
梅特勒-托利多TGA-SDTA851型热分析仪测定
9源自文库
TG-DTA 同步分析 红外线加热炉，加热速度可以很快，最大可达 600 ℃/min
日本理学TAS-100 型热分析仪 10
为避免与医学在技术和词义上混淆，并表达方便等，实验记录不称 热谱，而称为差热分析曲线或DTA曲线（curve）
纵坐标单位：? V或? V/mg 或mw/mg 或℃
向上，表示放热
o
吸收
o
还原（气体中） o
氧化还原反应 o o
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? 定性分析，定量分析，测定相图，测定熔点，测定玻璃化 转变温度，研究化学反应动力学等。
? DTA曲线特征：吸热与放热峰的个数、形状及相应的温 度等。
? 1. 定性分析 ? （1）确定吸热或放热效应的物理化学归属 ? （2）化合物定性分析、物相定性分析（鉴别物质）
? 所谓程序控制温度 (简称“程序控温” )，就是把 温度看着是时间的函数 。
? 所谓的“物理性质 ”，包括物质的 质量、温度、 热学、尺寸（长度、体积） 、声学、光学、电学、 磁学、力学 等性质。
2
热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）
热分析方法 热重法或热重分析
动态质量变化测量
热膨胀法
针入度法 动态热机械分析 热发声法 热传声法 热光学法 热电学法 热磁学法
简称 TMA
测量的物理量 力学量 长度变化? L或体积变化? V
DMA —
模量G，内耗tan ? 声学量
— 光学量 — 电学量 — 磁学量
4
热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）续
热分析方法
热重法-差热分析 热重法-差示扫描量热法 热重法/质谱分析 热重法/傅立叶变换红外光谱法 热重法/气相色谱法 微区热分析
德国耐驰STA 449 C 型综合热分析仪
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同步热分析仪 Simultaneous TGA/DSC (SDT)
型 号：SDT Q600 生产厂家：美国TA仪器公司 TA Instruments-Waters LLC, USA
学校分析测试中心有该仪器
主要技术指标: 1．同步TG/DTA/DSC测试。 2．温度范围：室温~1500℃。 3．样品容量：0~200mg；天平灵敏度：0.1μg；称重准确度：优于±1.5%； DTA灵敏度：0.001℃；温度准确度：优于±2℃；天平量热精度/准确度：±2 % （根据不同的金属标样）。 4．加热速率：室温至1000℃，0.1~100℃/min；室温至1500℃， 0.1~25℃/min。 5．反应性气体（独立进气管），可进行氧化性、还原性、惰性和反应性气体试验。
6
10- 放大器
11-x-y 记录仪
9- 样品热电偶 8- 参比热电偶
1- 参比物
2- 样品 5- 加热块热电偶
3- 加热块 4- 加热器
6- 冰冷联结
差热分析仪结构示意图
7- 温度程控
7
热重-差热（TG-DTA ），热重-差示扫描量热（TG-DSC ）同步（同时）分析 差示扫描量热-热流式
室温~1600℃
? 依据共混物DTA 曲线上的特征峰( 熔融吸热峰) 确定共混 物由高压聚乙烯(HPPE) 、低压聚乙烯(LPPE) 、聚丙烯 (PP) 、聚次甲氧基(POM) 、尼龙6(Nylon 6) 、尼龙 66(Nylon 66) 和聚四氟乙烯(PTFE)7 种聚合物组成。
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微波加热膨胀蛭石DSC-TGA 曲线
美国TA仪器公司SDTQ600同步热分析仪测定
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二、DTA曲线分析与应用
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
现象
吸热 放热
现象
吸热 放热
结晶转变
oo
化学吸附
o
熔融
o
析出
o
气化
物
理
升华
的
原
吸附
因
脱附
o
脱水
o
化
o
学
分解
oo
的
o 原 氧化度降低
o
因
o
氧化（气体中）