热分析常用方法及谱图

常用的热分析方法
l热重法（Thermogravimetry TG）
l 差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry DSC）l 差热分析（Differential Thermal Analysis DTA）
l 热机械分析（Thermomechanical Analysis TMA）
l 动态热机械法（Dynamic Mechanical Analysis DMA）
谱图分析的一般方法
《热分析导论》刘振海主编
《分析化学手册》热分析分册
TGA
DSC
分析图谱的一般方法——TGA
1. 典型图谱
分析图谱的一般方法——TGA的实测图谱
I、PVC 35.26%
II、Nylon 6 25.47%
III、碳黑14.69%
IV、玻纤24.58%
已知样品的图谱分析
与已知样品各方面特性结合起来分析
如：无机物（黏土、矿物、配合物）、生物大分子、高分子材料、金属材料等热分析谱图都有各自的特征峰。

与测试的仪器、条件和样品结合起来分析
仪器条件样品
应用与举例
TGA DSC/DTA TMA
影响测试图谱结果的因素——测试条件
TGA
升温速率
样品气氛
扫描速率
样品气氛
升温速率对TGA 曲线的影响
气氛对TGA 曲线的影响
PE TGA-7
测试条件：
扫描速率：10C/min
气氛：a. 真空 b. 空气
流量：20ml/min
样品：CaCO3（AR）
过200目筛，3-5mg
扫描速率对DSC/DTA曲线的影响气氛对DSC/DTA曲线的影响
气氛的性质
两个氧化分解峰
曲线b：
一个氧化分解峰，
和一个热裂解峰
影响测试图谱结果的因素——样品方面
TGA/DSC/DTA
样品的用量
样品的粒度与形状
样品的性质
样品用量对TGA/DSC/DTA曲线的影响
样品的粒度与形状对曲线的影响——TGA/DSC/DTA
样品的性质对曲线的影响——TGA/DSC/DTA
TGA/ DSC/DTA
热分析曲线的形状随样品的比热、导热性和反应性的不同而不同。

即使是同种物质，由于加工条件的不同，其热谱图也可能不同。

如PET树脂，经过拉伸过的PET树脂升温结晶峰就会消失。

PET 树脂的DSC 曲线
TGA应用
成分分析
无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别与多组分混合物的定量分析。

游离水、结合水、结晶水的测定，残余溶剂或单体的测定、添加剂的测定等。

热稳定性的测定
物质的热稳定性、抗氧化性的测定，热分解反应的动力学研究等
居里点的测定
磁性材料居里点的测定
可用TGA测量的变化过程
DSC/DTA应用
材料质量的控制
熔点、沸点及比热的测定、药物纯度的测定、高聚物玻璃化转变温度（Tg）的测定、相变温度、结晶温度和结晶度的测定等
相图的制作
对各种合金及浓溶液的相图研究
化学反应的研究
气-固/液-固/固-固相反应的热力学和动力学的研究，固化反应及催化剂活性的评价，反应热的测定等
工艺条件的确定
热固化材料的固化温度和固化时间的确定，热塑性材料的加工成型温度的确定等
DSC的聚合物图谱
聚合物在DSC/DTA曲线上的热行为
TMA应用
线膨胀系数
玻璃化转变温度
软化点/熔点的测定
伸长或压缩形变特性（拉伸探头）
体积膨胀或收缩特性（体膨胀探头）
TGA的图谱——1. TGA成份分析
TGA的图谱——共混物的成分分析
Nylon 6/ABS –TGA
实测值理论值
WNylon6 = 23.95% 25%
WABS = 54.62% 55%
W碳黑= 4.93% 4%
W玻纤= 16.48% 16%
TGA的图谱——2. 热稳定性的比较
TGA-7 居里点的测定
DSC 测定药物的纯度
From 132C
To 150C
Heat 117.37J/G
Purity：99.25%
DSC 熔点测定
聚合物的DSC 曲线玻璃化温度Tg、结晶温度Tc与结晶热的测定
TMA 的应用——膨胀系数a 、玻璃化转变温度Tg 与软化点Tm
多层复铜板的TMA曲线聚丙烯线材的TMA曲线
测试条件：Trange：20-300C，Force：50mN，扫描速率：10C/min 光固化油墨各组分含量的测定
I、稀释剂23.9%
II、丙稀酸树脂65.8%
III、光敏剂 4.2%
IV、TiO2和无机颜料6.1%
结合IR、SEM分析
橡皮艇外层橡胶的分析
I、聚异戊二烯92.5%
II、碳黑7.5%
在IR谱图上得到证实
橡皮艇内层橡胶的分析
表面改性剂 1.5%
氯化丁基橡胶85%
碳黑10%
ZnO 3.5%
结合IR、X-Ray、SEM 谱图分析。