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