综合热分析2019
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对于高聚物，应该增大试样盘的接触面积，减少试样厚 度和采用慢速升温。
（4）试样的热历史影响
2020/4/27
第二次升温
1)对于一般的样品测试（如金属的熔融实验）
2020/4/27
2)对于高分子材料的熔融与玻璃化测试
非晶聚物有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。
玻璃态： 在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外
比热变化*: 0.161 J/(g*K)
第二次升温
[2]
0.10
第一次升温
[1.1]
玻璃化转变:
起始点: 93.1 ℃
0.05
中点:
98.4 ℃
比热变化*: 0.050 J/(g*K)
40
60
80
100
120
140
160
温度 /℃
玻璃化转变测定的影响因素：
无定形成分比例：样品的无定形比例越大（结晶度越 低），玻璃化转变越明显。
2020/4/27
二、热重法（TG）
热重法（Thermogravimetry， 简称TG）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。
2020/4/27
热天平
热天平是实现热重 测量技术而制作的仪 器，它是在普通分析 天平的基础上发展起 来的，具有一些特殊 要求的精密仪器。
1、有普通分析天平不具有的程序控温系统及加热炉，而且炉 子的热辐射和磁场对热重测量的影响尽可能小； 2、具有高精度的重量与温度测量及记录系统； 3、能满足在各种气氛和真空中进行热重测量的要求； 4、能和其它热分析方法联用。
2020/4/27
热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度 关系的一种技术。在加热或冷却的过程中，随着物质的结构、 相态等的物理变化和化学变化都会伴有相应的物理性质的变化。
•质量 •温度 •尺寸 •声、光、热、力、电、磁
物理变化:
晶型转变、熔融、升华和吸附等
化学变化:
脱水、分解、氧化和还原等
2020/4/27
（2）试样粒度
粒度对DSC测定的影响比较复杂。一般来说，颗粒大 的热阻较大，使试样的熔融温度和熔融热焓偏低。当结晶 的试样研磨成细粒后，由于晶体结构的歪曲和结晶度下降 也会造成类似的结果。如果粉状试样带有静电，则颗粒间 的静电引力使粉体团聚，也会导致熔融热焓变大。
（3）试样的厚度
2020/4/27
热分析所测定参数:
• 热焓的变化 • 质量的变化
2020/4/27
•热重法（TG） •差热分析（DTA） •差示扫描量热法（DSC）
2020/4/27
一、仪器介绍
2020/4/27
2020/4/27
2020/4/27
1、高温炉 TG-DSC同步：室温～1500℃
2、低温炉 TG-DSC同步：－120℃～750℃ －120℃～300℃(为了保护支架)
2020/4/27
三、差示扫描量热法
（一）基本原理
差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，简称DSC）的定义是在程序控制 温度下，测量输给物质与参比物的功率差与温 度关系的一种技术。
功率补偿式差示扫描量热法 热流式差示扫描量热法
2020/4/27
DSC曲线
（2）试样粒度 一般来讲，粒度小的比粒度大的热 分解温度低。
（3）试样的装填方式 一般地，试样装填越紧密， 颗粒接触越好，有利于传热，温度滞后小。但不利 于气氛与试样颗粒接触，严重的阻碍了分解气体产 物的扩散逸出。通常将试样放入坩埚内，用镊子夹 起然后松开，在干净的平台上令其反跳数次，即可 得到重现性较好的TG曲线。
（1）升温速率
2020/4/27
2020/4/27
升温速率对中间产物的影响 （a）快速升温 （b）慢速升温 （c）慢速升温快记录纸速
（2）试验气氛 空气、O2：氧化 H2：还原 N2、HeBaidu Nhomakorabea惰性
2020/4/27
3、影响TG曲线的试样因素
（1）试样量 一般来讲，试样用量增加会使TG曲 线向高温方向偏移。当试样用量在热天平灵敏度范 围内的话，试样用量尽量少为好。
2020/4/27
2020/4/27
（二）实验条件的影响
1、升温速率
升温速率越高，峰温越高，峰面积变大，峰形也越尖锐
2020/4/27
2、所通气体的影响
为了避免某些待测物质在试验过程中发生氧化、 还原等化学反应，不同的物质需在不同的气氛中进 行测试。
3、试样性质的影响 （1）试样量
DSC测定，一般试样量很少。若用量过多，使试样 内部传热变慢，温度梯度变大，导致峰形扩大，分 辨力下降。
2020/4/27
（一）热重（TG）曲线与 微商热重（DTG）曲线
2020/4/27
1、TG曲线
2020/4/27
2、微商热重曲线（DTG曲线）
微商热重法（Derivative Thermogravimetry，简称DTG）或称导数热重法 （1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应终止的温度
2020/4/27
聚砜（PSU）是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程塑料。
2020/4/27
放热 DSC /(mW/mg) [2]
0.20
环氧树脂的玻璃化转变
样品称重：8 .04 mg
升温速率：10K/min
0.15
气氛：N2
玻璃化转变:
起始点: 97.7 ℃
中点:
108.6 ℃
力作用下只会发生非常小的形变；
高弹态： 当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，
并在随后的一定温度区间形变相对稳定；
粘流态： 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的
流体，此时形变不可能恢复。
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变， 它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。
2020/4/27
（2）能更清楚地区分相继发生的热重变化反应。
（3）DTG曲线峰面积精确地对应着变化了的样品重量。 （4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率（dW/dt）数据。
2020/4/27
（二）影响TG曲线的因素
1、仪器因素 浮力效应、对流效应
2020/4/27
2、实验条件和参数的选择
热历史：样品的冷却速率较小时，会出现吸热的“滞后 峰”，反之则出现放热峰。只有当样品的冷却速率与测定 的加热速率相同时，才有标准的转变曲线。
应力历史：储存在样品中的应力历史，在玻璃化转变区以 放热或膨胀的形式释放。制样时压力越大，释放压力的放 热峰越大。
（4）试样的热历史影响
2020/4/27
第二次升温
1)对于一般的样品测试（如金属的熔融实验）
2020/4/27
2)对于高分子材料的熔融与玻璃化测试
非晶聚物有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。
玻璃态： 在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外
比热变化*: 0.161 J/(g*K)
第二次升温
[2]
0.10
第一次升温
[1.1]
玻璃化转变:
起始点: 93.1 ℃
0.05
中点:
98.4 ℃
比热变化*: 0.050 J/(g*K)
40
60
80
100
120
140
160
温度 /℃
玻璃化转变测定的影响因素：
无定形成分比例：样品的无定形比例越大（结晶度越 低），玻璃化转变越明显。
2020/4/27
二、热重法（TG）
热重法（Thermogravimetry， 简称TG）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。
2020/4/27
热天平
热天平是实现热重 测量技术而制作的仪 器，它是在普通分析 天平的基础上发展起 来的，具有一些特殊 要求的精密仪器。
1、有普通分析天平不具有的程序控温系统及加热炉，而且炉 子的热辐射和磁场对热重测量的影响尽可能小； 2、具有高精度的重量与温度测量及记录系统； 3、能满足在各种气氛和真空中进行热重测量的要求； 4、能和其它热分析方法联用。
2020/4/27
热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度 关系的一种技术。在加热或冷却的过程中，随着物质的结构、 相态等的物理变化和化学变化都会伴有相应的物理性质的变化。
•质量 •温度 •尺寸 •声、光、热、力、电、磁
物理变化:
晶型转变、熔融、升华和吸附等
化学变化:
脱水、分解、氧化和还原等
2020/4/27
（2）试样粒度
粒度对DSC测定的影响比较复杂。一般来说，颗粒大 的热阻较大，使试样的熔融温度和熔融热焓偏低。当结晶 的试样研磨成细粒后，由于晶体结构的歪曲和结晶度下降 也会造成类似的结果。如果粉状试样带有静电，则颗粒间 的静电引力使粉体团聚，也会导致熔融热焓变大。
（3）试样的厚度
2020/4/27
热分析所测定参数:
• 热焓的变化 • 质量的变化
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•热重法（TG） •差热分析（DTA） •差示扫描量热法（DSC）
2020/4/27
一、仪器介绍
2020/4/27
2020/4/27
2020/4/27
1、高温炉 TG-DSC同步：室温～1500℃
2、低温炉 TG-DSC同步：－120℃～750℃ －120℃～300℃(为了保护支架)
2020/4/27
三、差示扫描量热法
（一）基本原理
差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，简称DSC）的定义是在程序控制 温度下，测量输给物质与参比物的功率差与温 度关系的一种技术。
功率补偿式差示扫描量热法 热流式差示扫描量热法
2020/4/27
DSC曲线
（2）试样粒度 一般来讲，粒度小的比粒度大的热 分解温度低。
（3）试样的装填方式 一般地，试样装填越紧密， 颗粒接触越好，有利于传热，温度滞后小。但不利 于气氛与试样颗粒接触，严重的阻碍了分解气体产 物的扩散逸出。通常将试样放入坩埚内，用镊子夹 起然后松开，在干净的平台上令其反跳数次，即可 得到重现性较好的TG曲线。
（1）升温速率
2020/4/27
2020/4/27
升温速率对中间产物的影响 （a）快速升温 （b）慢速升温 （c）慢速升温快记录纸速
（2）试验气氛 空气、O2：氧化 H2：还原 N2、HeBaidu Nhomakorabea惰性
2020/4/27
3、影响TG曲线的试样因素
（1）试样量 一般来讲，试样用量增加会使TG曲 线向高温方向偏移。当试样用量在热天平灵敏度范 围内的话，试样用量尽量少为好。
2020/4/27
2020/4/27
（二）实验条件的影响
1、升温速率
升温速率越高，峰温越高，峰面积变大，峰形也越尖锐
2020/4/27
2、所通气体的影响
为了避免某些待测物质在试验过程中发生氧化、 还原等化学反应，不同的物质需在不同的气氛中进 行测试。
3、试样性质的影响 （1）试样量
DSC测定，一般试样量很少。若用量过多，使试样 内部传热变慢，温度梯度变大，导致峰形扩大，分 辨力下降。
2020/4/27
（一）热重（TG）曲线与 微商热重（DTG）曲线
2020/4/27
1、TG曲线
2020/4/27
2、微商热重曲线（DTG曲线）
微商热重法（Derivative Thermogravimetry，简称DTG）或称导数热重法 （1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应终止的温度
2020/4/27
聚砜（PSU）是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程塑料。
2020/4/27
放热 DSC /(mW/mg) [2]
0.20
环氧树脂的玻璃化转变
样品称重：8 .04 mg
升温速率：10K/min
0.15
气氛：N2
玻璃化转变:
起始点: 97.7 ℃
中点:
108.6 ℃
力作用下只会发生非常小的形变；
高弹态： 当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，
并在随后的一定温度区间形变相对稳定；
粘流态： 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的
流体，此时形变不可能恢复。
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变， 它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。
2020/4/27
（2）能更清楚地区分相继发生的热重变化反应。
（3）DTG曲线峰面积精确地对应着变化了的样品重量。 （4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率（dW/dt）数据。
2020/4/27
（二）影响TG曲线的因素
1、仪器因素 浮力效应、对流效应
2020/4/27
2、实验条件和参数的选择
热历史：样品的冷却速率较小时，会出现吸热的“滞后 峰”，反之则出现放热峰。只有当样品的冷却速率与测定 的加热速率相同时，才有标准的转变曲线。
应力历史：储存在样品中的应力历史，在玻璃化转变区以 放热或膨胀的形式释放。制样时压力越大，释放压力的放 热峰越大。