聚合物近代测试及表征DTA、DSC、TG、DTG..

2.3.1仪器方面的影响因素
包括炉子形状 试样支持器形状 天平和记录机构的灵敏度 试样容器（坩埚）材料等
浮力和对流两种因素，因随机性较大，也是
热重法误差来源，必须予以注意。
2.3.2操作条件方面的影响
1.升温速率是对 TG曲线测定影 响最大的因素。 升温速率不同， 造成炉壁与坩埚 间温度差也不同， 可以产生3~14 ℃的温差。
1.4.DTA、DSC在研究高聚物中的应用
DTA，DSC在高聚物的研究中的应用十分广泛， 可以获得聚合物体系的各种转变温度。以及热 转变的各种参数，下面分成几个方面来介绍。 DSC和DTA在功能上基本相同，在研究聚合物 热，反应热及固化反应和高分子反应等方面这 两种方法是十分有效的。除此而外，以上的研 究中，DSC与DTA应用更占优势。
DTA和DSC的主要区别：
针对聚合物： DTA：定性测定Tg，Tm等，测定热稳定性， 耐热性，检测氧化反应，聚合反应等其它。 DSC：定量测定：热化学测量△Hm，△He， 比热，动力学，分解，结晶△H聚合反应，
DTA DSC 一般高温炉可达到1500℃以上， 主要优点：热量定量方 对超高温 DTA ，最高 T 可达到 便、分辨率高，灵敏度 2400℃，因此对高温矿物，冶 好。 金等领域应用可采用 DTA 。 缺点：使用温度低（以 而对温度要求不高，而灵敏度 温度补偿型 DSC为例） 要求较高的Biblioteka Baidu机物，高分子及 最高温度只能达725℃ 生物化学领域，DSC则是一种 很有用的技术，正因为如此， DSC发展非常迅速。
第二章 热重法和微商热重法
2.1 2.2 2.3 2.4 TG, DTG的起源与发展 测试原理和仪器组成 影响热重曲线的因素 TG, DTG在高分子科学与工程中应用
2.1 TG, DTG的起源与发展
热重法，它的渊源比差热分析还要早。十八世 纪,1782年英国J Wedgood首次记录瓷土的热彭胀 曲线和瓷土的温度-重量变化曲线，开创了热重法。 “热天平”这个词是日本东北大学教授本多光太郎 （K Honda）于1915年首次提出来的。 1953年W L De Keyser发明了微商热重法 我国第一台商品热天平是在60年代初由北京光学仪 器厂研制生产的
A
（5）研究纤维的拉伸取向
用DTA研究未拉伸的和 经过拉伸的尼龙6、尼 龙66、尼龙610和涤纶 等纤维时发现未拉伸 的纤维只有一个熔融 吸热峰，而经过拉伸 的纤维有两个吸热峰， 其中第一个峰是拉伸 过的纤维取向吸热峰。
（6）用DSC直接计算热量和测定结晶度 DSC谱图具有热力学函数意义，因为 (dH/dt)/(dT/dt)=dH/dT=Cp(比热容) dH/dt为DSC谱的纵坐标， dT/dt为升、降温速率 （在DSC实验中一般为定值），故纵坐标的高 低表明了此时样品比热的相对大小。 用DSC法求得的熔融热可计算结晶性高聚物的结 晶度。 X= ΔHf/ ΔH∞ 熔融热ΔHf，与完全结晶熔融热ΔH∞
2.2.3失重率的计算
根据原始试样用量及各温度区间的失重量， 可以分别计算各温度区间的失重百分率。 失重率计算式如下：失重前的重量与失重后的 重量之差（W0－W1）除以样品重量W0 失重率=（W0－W1）/W0×100%
2.3影响热重曲线的因素 温度的动态特性和天平的平衡特性，使 影响热重曲线（TG曲线）的因素更加 复杂 影响因素可分为三个方面： 仪器方面的影响 操作条件方面的影响 样品方面的影响
（1）测定聚合物的玻璃化转变
例1．用DTA测定 聚 苯 乙 烯的 玻 璃化转变。由 于 聚 苯 乙烯 的 玻 璃 态 和高 弹 态的比热不同， 所 以 在 差热 曲 线 上 有 一个 转 折，Tg=82℃
（2）高聚物在空气和惰性气体中的受热情况
放热
熔融吸热峰
例1，商品尼龙-6在氦气 和空气中的DTA曲线。 由于在空气中氧化约 在180℃基线急剧偏 向放热方面，并与熔 融吸热峰相重合，而 在氦气中因有惰性气 体的保护，只呈熔融 吸热峰。其它聚合物 也有其它的现象。1为 在氦气中，2为在空气 中
2.3.2操作条件方面的影响
2.记录（走纸）速率的影响 3.气氛的影响
4.灵敏度的影响
2.3.3样品方面的影响因素
（1）样品用量的影响
样品用量主要影响 热传导（温度梯度） 挥发性产物的扩散（逸 出气体） 影响TG曲线的形状 样品用量在仪器灵敏度 允许范围内，用小量的 坩埚b.0.2克c.0.6克
2.1.1热重法TG的定义
热重法TG是在程序控制温度下，测量物质的 质量与温度或时间的函数关系的一种技术 W=f（T或t） 式中：W为物质质量，T为温度，t为时间
热重曲线或TG曲线
TG曲线纵坐标表示重量（mg），向下表示重 量减少，向上表示重量增加；横坐标表示温度 T（℃或K）或时间t，从左往右表示T或t增加
熔融
例2，低压聚乙烯的DTA 曲线，在空气中的差热 曲线上于熔融和分解两 吸收峰之间出现两个小 氧化峰（见图）。可见 在较高温度下氧化作用 是显著的。对于高聚物 氧化类化学反应，由于 反应热比熔融热大，故 须在惰性气体中实验。 1为在空气中，2为在氦气 中
氧化峰
（3）研究高聚物中单体含量对Tg的影响 聚甲基丙烯酸甲酯的差 热曲线，可以明显看 出，PMMA的MMA 含量不同则曲线形状 不同，玻璃化温度随 MMA含量的增加而 降低
2.1.2微商热重法DTG的定义
微商热重法DTG是将热重法得到的热重 曲线对时间或温度一阶微商的方法 记录的曲线为微商热重曲线简称DTG曲 线，纵坐标为质量变化速率，dm/dt或 dm/dT；横坐标为时间或温度
纵坐标也可是失重百分刻度，把失重 百分率直接表示为温度或时间的函数。
2.2测试原理和仪器结构组成
（4）共聚物结构的研究
用分析手段测定共聚物的热转变，可借以阐明 无规，嵌段共聚物的形态结构。
在差热曲线出现两个峰，表明是嵌段乙丙共聚物，一个峰 表示聚乙烯的熔点，另一个峰表示聚丙烯的熔点。只有 一个峰的是无规共聚物。 （a）嵌段共聚物（49%丙 烯）；A乙烯B丙烯（b）无规共聚物 （15%丙烯）