波谱分析 热分析简介
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“物理性质”可以是热力学的、力学的、光学的、电学的 、磁学的和声学的特性等。
国际热分析协会（ICTA)将热分析技术进行了分类
物理性质
1. 质量
2.温度 3.热量 4.尺寸 5.力学特性 6.声学特性 7.光学特性 8.电学特性 9.磁学特性
热分析的技术名称
（1）热重法 （2）等压质量变化测定 （3）逸出气检测 （4）逸出气分析 （5）放射热分析 （6）热微粒分析 （7）升温曲线测定 （8）差热分析 （9）差示扫描量热法 （10）热膨胀法 （11）热机械分析 （12）动态热机械法 （13）热发声法 （14）热传声法 （15）热光学法 （16）热电学法 （17）热磁学法
Ti
Tf
T/ oC
在程序控制温度下，连续记录质量与温度关系的仪器－热天
平热天平记录的曲线－热重曲线（TG曲线)
结晶硫酸铜（CuSO4.5H2O) 脱去结晶水的反应：
CuSO4.5H2O CuSO4.3H2O+ 2H2O
W
CuSO4.3H2O CuSO4. H2O+ 2H2O
W1
W/m g
CuSO4. H2O CuSO4+ H2O
CD
210
EF
480 600
G m1
850
H
950 m2
CaCO3和MgCO3混合物（湿）TG曲线
500C: MgO和CaCO3混合物 m 900C: MgO和CaO混合物
（ m1- m2 ） CaCO3在500 C～900C之间热分 解产生的CO2的质量，
CD
210
EF
480 600
T0.5 — 反应率为0.5的温度
一、热重法（thermogravimetry,TG)
1. 热重法和热重曲线
热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度
关系的一种技术。
热重法通常有两种类型：
mA
B
（1）等温（静态）热重法：在
恒温下测定物质质量变化与温度 的关系。
C
D
（2）非等温（动态）热重法：
在程序升温下测定物质质量变化 与温度的关系。
ms — 试样质量
TR —参比物温度
（2）关于现象的角注，小写下标。
Tg — 玻璃化转变温度 Tc — 结晶温度
T — 固态转变温度
Tm —熔融温度
（3）对于某一特定点（时间或曲线上的某一点），小写
下标或数字标记。
Ti — 起始温度
Tf — 终止温度
Te — 外推始点
Tp—峰温
t0.5 — 反应率为0.5的时间
G m1
850
H
950 m2
CaO的质量 MgO的质量
mCaO＝
（
m1-
m2
）×
MCaO MCO2
mMgO＝ m2- mCaO
根据反应式算出混合物中各物质的百分含量。
（2）材料的热稳定性的判定
相同实验条件下测得： m
聚氯乙烯（ PVC ）、 聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA ） 高压聚乙烯（H PPE ） 聚四氟乙烯（ PTFE ） 芳香聚四酰亚胺（ PI ）
F GH
212 248
பைடு நூலகம்
3、热重曲线的影响因素
（1）升温速率 ：
（2）气氛 （3）试样用量 （4）试样粒度及装填
3、热重法应用
（1）成分分析 ： TG曲线的每一个平台都代表了该物质确 定的质量，故利用TG曲线可以准确地确定二元或三元混合物 的质量分数。
210C前是脱水反应过程;
CD －MgCO3和CaCO3的混合物； m DE－ MgCO3和热分解过程； EF － MgO和CaCO3的混合物； FG － CaCO3的热分解过程； GH － MgO和CaO的混合物；
第六章
热分析
第一节
热重法
一、热 重 法 二、热重分析仪 三、热重曲线的影响
因素 四、热重法的应用
概述
热分析（thermal analysis)是在高温过程中测量物质热 性能的所有技术的总称，它是在程序控制温度下，测量物质 的物理性质与温度的关系的一类技术。
“程序控制温度”是指物质承受的升降温度是由程序控制 ，即分析过程是在一定的升温速率下进行的，但是升温速率 不一定为常数，且可正可负；
试样在温度T时的质量变化率：
＝
W0－W W0－W
＝ W
W
W0
W
W
W B(固) T(t)
典型的TG曲线
W0 －试样起始重量， W－温度为T时试样的重量 W － 试样最终重量， W －温度为T时的失重量
W －最大失重量。
分解速率为
d dt
＝
kf()
(1)
根据Arrhenius公式 k＝Ae-E/RT (2)
简称
TG EGD EGA
DTA DSC TMA
热分析的温度和热量标准
（1）热分析数据的程序性特点 热分析测量物质的各类性质与温度关系的技术。为了提高
实验数据的可靠程度，必须准确测量温度。 由于热分析数据具有程序性，不同实验室数据常有出入，
比较不同实验室不同仪器的结果，必须选取适当的标准作为 热分析实验的共同依据，对仪器进行预先标定。
（2）热分析的温度和热量标准
已确定的热分析温度标准，共有6组进行温度校正用的 检定参样 （Certified Reference Materials , CRM） 标准参样 （Standard Reference Materials , SRM）
热分析角注符号 关于角注的规则，规定如下：
（1）涉及物体的角注，大写下标。
HPPE
PVC
PI
PMMA
PTFE
热稳定性的大小：
T/ oC
PVC< PMMA < HPPE < PTFE < PI
注意：由于分解温度在很大程度上取决于实验条件和方法， 所以比较只能在相同条件下进行。
（3）反应动力学的研究
方法有等温法和非等温法。
W
A(固)
目前主要采用非等温法。
W
在线性升温下测定变化率随 时间的关系。
W2
各步的理论失重百分率： W3
W1% =
2MH2O ×100%＝14.4％ M CuSO4.5H2O
W2% =
2MH2O ×100%＝14.4％ M CuSO4.5H2O
AB
W –W1
CD
W1 –W2
E
W2–W3
W3
45 73 100 118
T/ oC
W3% =
MH2O
×100%＝7.2％
M CuSO4.5H2O
A－频率因子 E－反应活化能 R－理想气体常数
失重函数f()取决于反应机理，对于简单反应，
f()＝（1-)n (3) n －反应级数
将(2)（3)式代入(1)式：
d dt
＝
Ae-E/RT .（1-)n
在恒定的升温速率下， ＝ dT/dt, 则
d dT
国际热分析协会（ICTA)将热分析技术进行了分类
物理性质
1. 质量
2.温度 3.热量 4.尺寸 5.力学特性 6.声学特性 7.光学特性 8.电学特性 9.磁学特性
热分析的技术名称
（1）热重法 （2）等压质量变化测定 （3）逸出气检测 （4）逸出气分析 （5）放射热分析 （6）热微粒分析 （7）升温曲线测定 （8）差热分析 （9）差示扫描量热法 （10）热膨胀法 （11）热机械分析 （12）动态热机械法 （13）热发声法 （14）热传声法 （15）热光学法 （16）热电学法 （17）热磁学法
Ti
Tf
T/ oC
在程序控制温度下，连续记录质量与温度关系的仪器－热天
平热天平记录的曲线－热重曲线（TG曲线)
结晶硫酸铜（CuSO4.5H2O) 脱去结晶水的反应：
CuSO4.5H2O CuSO4.3H2O+ 2H2O
W
CuSO4.3H2O CuSO4. H2O+ 2H2O
W1
W/m g
CuSO4. H2O CuSO4+ H2O
CD
210
EF
480 600
G m1
850
H
950 m2
CaCO3和MgCO3混合物（湿）TG曲线
500C: MgO和CaCO3混合物 m 900C: MgO和CaO混合物
（ m1- m2 ） CaCO3在500 C～900C之间热分 解产生的CO2的质量，
CD
210
EF
480 600
T0.5 — 反应率为0.5的温度
一、热重法（thermogravimetry,TG)
1. 热重法和热重曲线
热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度
关系的一种技术。
热重法通常有两种类型：
mA
B
（1）等温（静态）热重法：在
恒温下测定物质质量变化与温度 的关系。
C
D
（2）非等温（动态）热重法：
在程序升温下测定物质质量变化 与温度的关系。
ms — 试样质量
TR —参比物温度
（2）关于现象的角注，小写下标。
Tg — 玻璃化转变温度 Tc — 结晶温度
T — 固态转变温度
Tm —熔融温度
（3）对于某一特定点（时间或曲线上的某一点），小写
下标或数字标记。
Ti — 起始温度
Tf — 终止温度
Te — 外推始点
Tp—峰温
t0.5 — 反应率为0.5的时间
G m1
850
H
950 m2
CaO的质量 MgO的质量
mCaO＝
（
m1-
m2
）×
MCaO MCO2
mMgO＝ m2- mCaO
根据反应式算出混合物中各物质的百分含量。
（2）材料的热稳定性的判定
相同实验条件下测得： m
聚氯乙烯（ PVC ）、 聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA ） 高压聚乙烯（H PPE ） 聚四氟乙烯（ PTFE ） 芳香聚四酰亚胺（ PI ）
F GH
212 248
பைடு நூலகம்
3、热重曲线的影响因素
（1）升温速率 ：
（2）气氛 （3）试样用量 （4）试样粒度及装填
3、热重法应用
（1）成分分析 ： TG曲线的每一个平台都代表了该物质确 定的质量，故利用TG曲线可以准确地确定二元或三元混合物 的质量分数。
210C前是脱水反应过程;
CD －MgCO3和CaCO3的混合物； m DE－ MgCO3和热分解过程； EF － MgO和CaCO3的混合物； FG － CaCO3的热分解过程； GH － MgO和CaO的混合物；
第六章
热分析
第一节
热重法
一、热 重 法 二、热重分析仪 三、热重曲线的影响
因素 四、热重法的应用
概述
热分析（thermal analysis)是在高温过程中测量物质热 性能的所有技术的总称，它是在程序控制温度下，测量物质 的物理性质与温度的关系的一类技术。
“程序控制温度”是指物质承受的升降温度是由程序控制 ，即分析过程是在一定的升温速率下进行的，但是升温速率 不一定为常数，且可正可负；
试样在温度T时的质量变化率：
＝
W0－W W0－W
＝ W
W
W0
W
W
W B(固) T(t)
典型的TG曲线
W0 －试样起始重量， W－温度为T时试样的重量 W － 试样最终重量， W －温度为T时的失重量
W －最大失重量。
分解速率为
d dt
＝
kf()
(1)
根据Arrhenius公式 k＝Ae-E/RT (2)
简称
TG EGD EGA
DTA DSC TMA
热分析的温度和热量标准
（1）热分析数据的程序性特点 热分析测量物质的各类性质与温度关系的技术。为了提高
实验数据的可靠程度，必须准确测量温度。 由于热分析数据具有程序性，不同实验室数据常有出入，
比较不同实验室不同仪器的结果，必须选取适当的标准作为 热分析实验的共同依据，对仪器进行预先标定。
（2）热分析的温度和热量标准
已确定的热分析温度标准，共有6组进行温度校正用的 检定参样 （Certified Reference Materials , CRM） 标准参样 （Standard Reference Materials , SRM）
热分析角注符号 关于角注的规则，规定如下：
（1）涉及物体的角注，大写下标。
HPPE
PVC
PI
PMMA
PTFE
热稳定性的大小：
T/ oC
PVC< PMMA < HPPE < PTFE < PI
注意：由于分解温度在很大程度上取决于实验条件和方法， 所以比较只能在相同条件下进行。
（3）反应动力学的研究
方法有等温法和非等温法。
W
A(固)
目前主要采用非等温法。
W
在线性升温下测定变化率随 时间的关系。
W2
各步的理论失重百分率： W3
W1% =
2MH2O ×100%＝14.4％ M CuSO4.5H2O
W2% =
2MH2O ×100%＝14.4％ M CuSO4.5H2O
AB
W –W1
CD
W1 –W2
E
W2–W3
W3
45 73 100 118
T/ oC
W3% =
MH2O
×100%＝7.2％
M CuSO4.5H2O
A－频率因子 E－反应活化能 R－理想气体常数
失重函数f()取决于反应机理，对于简单反应，
f()＝（1-)n (3) n －反应级数
将(2)（3)式代入(1)式：
d dt
＝
Ae-E/RT .（1-)n
在恒定的升温速率下， ＝ dT/dt, 则
d dT