热分析汇总精选课件PPT
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容易使分子非常规则的排列，形成非常规整的 结构。
一般是结晶相与非结晶相共存
结晶形态复杂
2021/3/2
28
5. 3 聚合物结晶中的应用
对Tm的影响 结晶形态对Tm的影响 平衡熔点的确定 结晶度 结晶动力学 液晶晶型及转变热 冷结晶
2021/3/2
29
典型结晶性聚合物DSC曲线
放热
dH/dT
Tg
Tm
粒度越细越好；
大块样品研磨成细粉
2021/3/2
17
气氛
为避免氧化的发生，一般采用惰性气体
如N2、Ar、He等
2021/3/2
18
5. DSC在高聚物中的应用
2021/3/2
19
5.1 各种转变温度的确定
无定型聚合物玻璃化温度的确定（Tg） 结晶聚合物熔点的确定（Tm） 氧化温度
交联（固化）温度 分解温度
Mn 111000
Tg/°C
100
10400
83
5400
70
3630
53
2740
43
1530
43
2021/3/2
650
-25 23
PS相对分子质量与Tg的关系
120
80
Tg/
40
0
-40 0
2021/3/2
20000
40000
60000
Mn
80000 100000 120000
24
5.2 共混物研究
T/oC
横坐标：T或t
纵坐标20d21H/3//d2t：热流率，表示单位时间内试样热焓的变化(cal/s或3J0/s)
5. 3.1 结晶对Tm的影响
2021/3/2
31
PE结晶形态对Tm的影响
伸直链
从熔体缓慢冷却得到的球晶 Tm
从熔体快速冷却得到的球晶 从溶液生长得到的单晶
2021/3/2
32
5.3.4 测定聚合物平衡熔点（ Tm。）
相容性判断
2021/3/2
25
共混物相容性判断
TgA
TgB
TgAB
完全相容
T′gA
2021/3/2
T′gA
T′gB
部分相容
T′gB
完全不相容
26
5. 3 聚合物结晶
2021/3/2
27
聚合物结晶的特点
聚合物特殊的结构使聚合物的结晶状态与其他 材料（如金属）有明显区别。
由于分子链是无规线团的长链状态，所以不太
热分析定义
物质的物理性质 一类技术
在程序控制温度下 测量
P=f（T）
P---物理性质 T---温度
:
把温度看作时间的函数 T=g(t)
因此： 2021/3/2
P=f(T或t)
1
ICTA关于热分析方法的分类
加热 物质 冷却
2021/3/2
热量变化 重量变化 长度变化 粘弹性变化 气体发生 热传导 热光、电、磁学
9
DSC主要特点
使用温度范围宽（-175 ℃ ~725 ℃ ） 分辨能力高 灵敏度高
2021/3/2
10
2. DSC的仪器结构
样品支持器示意图
2021/3/2
11
3. 功率补偿型DSC测量原理 ——零位平衡原理
通过补偿一定的功率而使样品池和参比 池的T=Tr-Ts0；
DSC是通过测定试样与参比物所吸收的
动态热机械分析
Dynamic Mechanical Thermal Analysis ， DMTA）
三者构成了热分析的三大支柱
占到2021热/3/2 分析总应用的75％以上。
6
1、差示扫描量热法（DSC, Differential scanning calorimeter ）
样品 参比物
功率差
程序控温
最现实的办法就是把热分析与其它仪器串接 或间歇联用，对逸出气体和固体残留物进行 连续的或间断的，在线的或离线的分析，从 而推断出反应机理。
2021/3/2
5
主要内容
差热扫描量热 Differential Scanning Calorimeter， DSC
热失重 ThermoGravimetric Analyzer ，TG
功率差来代表试样的热焓变化。
横坐标： T或t
纵坐标： 功率或热焓
2021/3/2
12
4.影响DSC实验结果的因素
升(降）温速率 试样用量 试样粒度 气氛
2021/3/2
13
升(降）温速率
越大 灵敏度越大 峰越大； 越大 热滞后越严重 峰温越高。 常用 =10oC/min（测Tg则 = 20 oC/min）
DTA DSC TG DTG
（微分热重分析）
TMA （热机械分析） DMA（动态机械分析） EGA （逸出气分析）
2
热分析装置的利用领域
•食品 •生物体･液晶 •油脂･肥皂 •洗涤剂
•医药品
熱分析の木 •香料･化妆品 •有机、无机药品 •触媒
•火药
•电子材料
•木材･纸
•建材
•公害
•工业废弃物
規格
•橡胶 •高分子･塑料 •纤维 •油墨･顔料･染料･塗料 •粘着剂
热分析的历史
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
2021/3/2
DTA
TMA
复合分析
3
印刷
现代热分析技术仪器组成
程序控温系统 测量系统 显示系统 气氛控制系统 操作控制系统 数据处理系统
2021/3/2
4
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放 热情况；
解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试 样作的热分析曲线尤其困难；
温度
W=f(T)
2021/3/2
7
差热分析法（ DTA, differential thermal analyzer ）
样品 参比物
温度差
程序控温
温度
T=f(T)
2021/3/2
8
DSC、DTA的比较
方法
热焓
温度范围 炉子
DSC
能定量 窄
小
温度平衡 易达平衡
DTA
不能定量 宽
大
不易达平
衡
2021/3/2
越小 分辨率越高
Βιβλιοθήκη Baidu
2021/3/2
14
不同降温速率下的DSC曲线
降温速率(oC/min)
2.5 oC 5 oC 10 oC 20 oC
2021/3/2
15
试样用量m
同升温速率的影响规律相同。
常用m<10mg(1~6mg)
2021/3/2
16
试样粒度
粒度越大 热阻越大 特征温度及熔融热 焓越低。
样品尽可能均匀；
在不同温度下进行结晶的材料的熔点 （ Tm ）不同；结晶温度（ Tc）越高， Tm越高； 同一种聚合物，制备方法不同，结晶状 态就不同， Tm不同。
所以实验测得的熔点并不能表征聚合物本身的 特性。所以为了考察热力学平衡状态下的熔融
液晶晶型转变温度
结晶温度
2021/3/2
20
三种硫磺样品熔点（Tm）比较
美国
日本
中国
Tm
未处理样
125.8
128
125
品
处理后不
125.5
129
118.5
溶硫样品
2021/3/2
21
5.1.1 PS相对分子质量对Tg的影响
dH/dt
2021/3/2
25
50
T/℃
100
150
22
PS相对分子质量对Tg的影响
一般是结晶相与非结晶相共存
结晶形态复杂
2021/3/2
28
5. 3 聚合物结晶中的应用
对Tm的影响 结晶形态对Tm的影响 平衡熔点的确定 结晶度 结晶动力学 液晶晶型及转变热 冷结晶
2021/3/2
29
典型结晶性聚合物DSC曲线
放热
dH/dT
Tg
Tm
粒度越细越好；
大块样品研磨成细粉
2021/3/2
17
气氛
为避免氧化的发生，一般采用惰性气体
如N2、Ar、He等
2021/3/2
18
5. DSC在高聚物中的应用
2021/3/2
19
5.1 各种转变温度的确定
无定型聚合物玻璃化温度的确定（Tg） 结晶聚合物熔点的确定（Tm） 氧化温度
交联（固化）温度 分解温度
Mn 111000
Tg/°C
100
10400
83
5400
70
3630
53
2740
43
1530
43
2021/3/2
650
-25 23
PS相对分子质量与Tg的关系
120
80
Tg/
40
0
-40 0
2021/3/2
20000
40000
60000
Mn
80000 100000 120000
24
5.2 共混物研究
T/oC
横坐标：T或t
纵坐标20d21H/3//d2t：热流率，表示单位时间内试样热焓的变化(cal/s或3J0/s)
5. 3.1 结晶对Tm的影响
2021/3/2
31
PE结晶形态对Tm的影响
伸直链
从熔体缓慢冷却得到的球晶 Tm
从熔体快速冷却得到的球晶 从溶液生长得到的单晶
2021/3/2
32
5.3.4 测定聚合物平衡熔点（ Tm。）
相容性判断
2021/3/2
25
共混物相容性判断
TgA
TgB
TgAB
完全相容
T′gA
2021/3/2
T′gA
T′gB
部分相容
T′gB
完全不相容
26
5. 3 聚合物结晶
2021/3/2
27
聚合物结晶的特点
聚合物特殊的结构使聚合物的结晶状态与其他 材料（如金属）有明显区别。
由于分子链是无规线团的长链状态，所以不太
热分析定义
物质的物理性质 一类技术
在程序控制温度下 测量
P=f（T）
P---物理性质 T---温度
:
把温度看作时间的函数 T=g(t)
因此： 2021/3/2
P=f(T或t)
1
ICTA关于热分析方法的分类
加热 物质 冷却
2021/3/2
热量变化 重量变化 长度变化 粘弹性变化 气体发生 热传导 热光、电、磁学
9
DSC主要特点
使用温度范围宽（-175 ℃ ~725 ℃ ） 分辨能力高 灵敏度高
2021/3/2
10
2. DSC的仪器结构
样品支持器示意图
2021/3/2
11
3. 功率补偿型DSC测量原理 ——零位平衡原理
通过补偿一定的功率而使样品池和参比 池的T=Tr-Ts0；
DSC是通过测定试样与参比物所吸收的
动态热机械分析
Dynamic Mechanical Thermal Analysis ， DMTA）
三者构成了热分析的三大支柱
占到2021热/3/2 分析总应用的75％以上。
6
1、差示扫描量热法（DSC, Differential scanning calorimeter ）
样品 参比物
功率差
程序控温
最现实的办法就是把热分析与其它仪器串接 或间歇联用，对逸出气体和固体残留物进行 连续的或间断的，在线的或离线的分析，从 而推断出反应机理。
2021/3/2
5
主要内容
差热扫描量热 Differential Scanning Calorimeter， DSC
热失重 ThermoGravimetric Analyzer ，TG
功率差来代表试样的热焓变化。
横坐标： T或t
纵坐标： 功率或热焓
2021/3/2
12
4.影响DSC实验结果的因素
升(降）温速率 试样用量 试样粒度 气氛
2021/3/2
13
升(降）温速率
越大 灵敏度越大 峰越大； 越大 热滞后越严重 峰温越高。 常用 =10oC/min（测Tg则 = 20 oC/min）
DTA DSC TG DTG
（微分热重分析）
TMA （热机械分析） DMA（动态机械分析） EGA （逸出气分析）
2
热分析装置的利用领域
•食品 •生物体･液晶 •油脂･肥皂 •洗涤剂
•医药品
熱分析の木 •香料･化妆品 •有机、无机药品 •触媒
•火药
•电子材料
•木材･纸
•建材
•公害
•工业废弃物
規格
•橡胶 •高分子･塑料 •纤维 •油墨･顔料･染料･塗料 •粘着剂
热分析的历史
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
2021/3/2
DTA
TMA
复合分析
3
印刷
现代热分析技术仪器组成
程序控温系统 测量系统 显示系统 气氛控制系统 操作控制系统 数据处理系统
2021/3/2
4
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放 热情况；
解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试 样作的热分析曲线尤其困难；
温度
W=f(T)
2021/3/2
7
差热分析法（ DTA, differential thermal analyzer ）
样品 参比物
温度差
程序控温
温度
T=f(T)
2021/3/2
8
DSC、DTA的比较
方法
热焓
温度范围 炉子
DSC
能定量 窄
小
温度平衡 易达平衡
DTA
不能定量 宽
大
不易达平
衡
2021/3/2
越小 分辨率越高
Βιβλιοθήκη Baidu
2021/3/2
14
不同降温速率下的DSC曲线
降温速率(oC/min)
2.5 oC 5 oC 10 oC 20 oC
2021/3/2
15
试样用量m
同升温速率的影响规律相同。
常用m<10mg(1~6mg)
2021/3/2
16
试样粒度
粒度越大 热阻越大 特征温度及熔融热 焓越低。
样品尽可能均匀；
在不同温度下进行结晶的材料的熔点 （ Tm ）不同；结晶温度（ Tc）越高， Tm越高； 同一种聚合物，制备方法不同，结晶状 态就不同， Tm不同。
所以实验测得的熔点并不能表征聚合物本身的 特性。所以为了考察热力学平衡状态下的熔融
液晶晶型转变温度
结晶温度
2021/3/2
20
三种硫磺样品熔点（Tm）比较
美国
日本
中国
Tm
未处理样
125.8
128
125
品
处理后不
125.5
129
118.5
溶硫样品
2021/3/2
21
5.1.1 PS相对分子质量对Tg的影响
dH/dt
2021/3/2
25
50
T/℃
100
150
22
PS相对分子质量对Tg的影响