第4章-热分析技术

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玻璃化温度
C AD
B ½h ½h
T（A）：起始温度 T（C）：半高温度 T（D）：切线温度 T（B）： 终点 温度
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Leabharlann Baidu
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A B
C
热量值
D
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t
Q0(dH/dT)dt
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１.5 实验方法及结果影响因素
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定义：在程序控温下，测 试试样与参比物之间补偿功率 差与环境温度之间的对应关系， 差示扫描量热法。
结果: （1）热转变温度(定性分析） （2）转变热焓值（定量分析）
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１.4 实验结果表达形式
A B
C
熔点温度
D
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T（A）：峰顶点温度 T（C）：始点温度 T（D）：终点温度 T（B）：切线温度
无机填料分解温度 800～1000 0C。
利用热失重原理进行分析。
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例2 PP老化过程熔点的变化
原理：PP在紫外光环境种极易老化降解，分子量减少， 熔点下降。通过DSC分析，由峰位置判断其变化。
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１.2 差热分析（DTA）
Differential thermal Analysis , DTA。
差热分析定 义：在程序控温下，测试试样与参 比物之间温差与环境温度之间的对应关系；
结 果：热转变温度（峰的位置）（定性）。
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１.3 差动热分析（DSC）
差动热分析又称差示扫描量热法
Differential Scanning Calorimetry, DSC
d H /d T (s)
氧化铁
氧化铝
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１.2.3 差热分析原理
T试
T参
样品炉
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控制单元
T环
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记录仪
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温度差 = T试 – T 参
吸热转变
放热转变
无转变
熔融过程 玻璃化转变
热分解
结晶过程 氧化反应
试样内热稳定
小于零
大于零
等于零
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１.2.4 DTA图谱曲线
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１.6 仪器结构
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DTA 404 PC （室温至 1500℃ ） 德国耐驰仪器有限公司
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DSC 204 F1 Phoenix（ -180 ～ 700℃） 升降温速率：0.001 ～ 100K/min 德国耐驰仪器有限公司
１.2.1 材料在受热过程中的各类转变
各类热转变
物理变化
化学变化
相转变 玻璃化转变（吸热） 熔融（吸热） 结晶（放热）
热分解（吸热） 氧化反应（放热） 交联反应（吸热、放热） 等
共同特点：有热效应发生（吸热或放热）
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１.2.2 热惰性物质（参比物）
定义： 在一定受热温度条件下（25～1000 0C），没有任何 热效应产生的物质，称为热惰性物质。
第四章 热分析技术
Thermal Analysis, TA
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一、差动热分析技术
1.1 热分析技术定义及分类 1.2 差热分析（DTA） 1.3 差动热分析（DSC） 1.4 实验结果表达形式 1.5 实验方法及结果影响因素 1.6 仪器结构 1.7 在材料研究中应用
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纯NB p83 NB p83/CoCl2 交联前 NB p83/CoCl2 交联后
全反射红外光谱分析
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NBp83/CoCl2 交联前
应用：定性、定量分析
应用领域：一切有热效应发生的转变过程
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(1) 聚合物玻璃化转变温度（Tg)测定
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NB p83/CoCl2 交联后 NB p83/CoCl2 交联前 纯NB p83
XPS分析结果（N1s）
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１.5.1 样品形态
固态样品： 如固体产品分析。从其上割取一小块。 粉末样品： 如 粉末PP，金属粉末等。 薄膜样品： 塑料薄膜产品 液体样品： 如有机产品、高分子溶液 气态样品： 不允许
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１.5.2 实验结果影响因素
样品用量
实验结果影响因素 升温速度
气氛
PP在空气中 PP在N2中
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DSC 404 C Pegasus （-120℃ ～ 1650℃） 德国耐驰仪器有限公司
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同步热分析仪 STA 449 C Jupiter® 傅立叶红外（FTIR）联用系统
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仪器主要技术指标
✓ 工作温度范围 ✓ 控温速度 ✓ 冷却方式、介质 ✓ 控制精度 ✓ 是否联用
d H /d T (c)
样品炉
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控制单元 T环
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记录仪
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功率差 = d H / d T(s) – d H / d T(c)
吸热转变
放热转变
无转变
熔融过程 玻璃化转变
热分解
结晶过程 氧化反应
试样内热稳定
大于零
小于零
等于零
动态零位平衡原理：
当试样内部发生热效应时，由功率补偿单元对温度偏低的 一方进行补偿加热，使温度恢复平衡。
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1.1 热分析技术定义及分类
定义：在程序控制温度下，测量物质的物理性质和 温度关系的一类技术。称为热分析技术。
P=f(T) 其中：P-----物质的物理性质（热、重量、体积等）
T-----环境温度
程序控温： T = g (t) = a t +b (线性程序）
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✓ 生产厂家 （PE、TA）
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１.7 在材料研究中应用
DTA、DSC比较
DTA
DSC
定义：温度差-温度关系 形式：温度差=f(温度） 结果：热转变温度 仪器：无热补偿单元
定义：功率差-温度关系 形式：功率差=f(温度） 结果：热转变温度
热量值 仪器：有热补偿单元
应用：定性分析
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热分析技术：P = f ( T ) 质量变化 温度、热量 力学性质 其它性质
热重法
差热分析 热机械分析
微熵热重法 差动热分析 动态热机械
热膨胀法 热电学法 热光学法 热传声法
热磁法
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例1 塑料中无机填料含量的分析
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原理：塑料分解温度：200～600 0C ；