热分析法PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
差示扫描量热法可以直接测量样品在发生物理或化 学变化时的热效应。
24
典型的DSC曲线
25
热量变化与曲线峰面积的关系
考虑到样品发生热量变化（吸热或放热）时，此种 变化除传导到温度传感装置（热电偶、热敏电阻等） 以实现样品（或参比物）的热量补偿外，尚有一部 分传导到温度传感装置以外的地方，因而差示扫描 量热曲线上吸热峰或放热峰面积实际上仅代表样品 传导到温度传感器装置的那部分热量变化。
样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为
22
功率补偿式差示扫描量热仪
23
Biblioteka Baidu
二、典型的DSC曲线
◆典型的差示扫描量热（DSC）曲线以热流率 （dH/dt）为纵坐标、以时间（t）或温度（T）为横 坐标，即dH/dt-t（或T）曲线。
◆曲线离开基线的位移即代表样品吸热或放热的速率 （mJ·s-1），而曲线中峰或谷包围的面积即代表热量 的变化。
第四篇 其他分析方法
第十五章 热分析法
◆ 概述 ◆ 差热分析法 ◆ 差示扫描量热法 ◆ 热重法
1
概述
热分析（thermal analysis）：在程序控制温度条件下， 测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。
物质的物理性质的变化，即状态的变化，总是用温 度T这个状态函数来量度的。数学表达式为
20
操作因素
操作因素是指操作者对样品与仪器操作条件选取不 同而对分析结果的影响：
样品粒度：影响峰形和峰值，尤其是有气相参与的 反应；
参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、 比热容及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可 能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰；
气氛；
记录纸速：不同的纸速使DTA峰形不同；
7
STA 449 C型综合热分析仪
8
DIL 402PC型热膨胀仪
9
TAS-100型热分析仪
10
典型的DTA曲线 图中基线相当于T=0，样品无热效应发生，向上和 向下的峰反映了样品的放热、吸热过程。
11
TAS-100型热分析仪上做的TG-DTA曲线
12
STA 449 C型综合热分析仪上做的TG-DSC曲线
F=f（T）
其中F是一个物理量，T是物质的温度。
所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。 取
T=（）
其中是时间，则
F=f（T）或f（）
2
概述
在不同温度下，物质有三态：固、液、气，固态 物质又有不同的结晶形式。
对热分析来说，最基本和主要的参数是焓（ΔH）， 热力学的基本公式是：
ΔG=ΔH-TΔS
氧基(POM)、尼龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟
乙烯(PTFE)7种聚合物组成。
19
三、影响DTA曲线的主要因素
差热分析曲线的峰形、出峰位置和峰面积等受多 种因素影响，大体可分为仪器因素和操作因素，
仪器因素是指与差热分析仪有关的影响因素。主 要包括：
炉子的结构与尺寸； 坩埚材料与形状； 热电偶性能等。
热分析发行的刊物有：
热分析文摘（Thermal Analysis Abstract）TAA，双 月刊，1972 热分析杂志（Journal of thermal Analysis，双月刊， 1969 热化学学报（thermachemical Acta）,每年四卷， 1974 量热学与热分析杂志（Calorimetry and Thermal Analysis）日文，季刊，1974
升温速率：影响峰形与峰位；
样品用量：过多则会影响热效应温度的准确测量，
妨碍两相邻热效应峰的分离等。
21
§15.2 差示扫描量热法
一、基本原理与差示扫描量热仪 差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件下，
测量输入给样品与参比物的功率差与温度关系的 一种热分析方法。 DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示 扫描量热法两种类型。
准（参考）DTA曲线对照。 标准卡片有：萨特勒(Sadtler)研究室出版的
卡片约2000张和麦肯齐(Mackenzie)制作的 卡片1662张(分为矿物、无机物与有机物三部 分)。
15
应用
（2）定量分析 依据：峰面积。因为峰面积反映了物质的热效应（热 焓），可用来定量计算参与反应的物质的量或测定热 化学参数。
（3）借助标准物质， 可以说明曲线的面积与化学反应、转变、聚合、熔化 等热效应的关系。
16
差热分析法测定相图 17
(a)测定的相图 (b)DTA曲线
聚苯乙烯的DTA曲线
18
差热分析法用于共混聚合物鉴定示例
依据共混物DTA曲线上的特征峰(熔融吸热峰)确定共混物由高
压聚乙烯(HPPE)、低压聚乙烯(LPPE)、聚丙烯(PP)、聚次甲
存在三种情况：ΔG<0，ΔG=0，ΔG>0
常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转 变等；
常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧化， 还原，化合反应等。
这两类变化，首先有焓变，同时常常也伴随着质
量、机械性能和力学性能的变化等。
3
概述
热分析组织：国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis）ICTA
4
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
5
§15.1 差热分析法
一、基本原理与差热分析仪 差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量
样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热 分析方法。
参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围 内不发生任何热效应的物质，如-Al2O3、MgO 等。
在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度 或时间的函数连续记录下来，就得到了差热分析 曲线。
用于差热分析的装置称为差热分析仪。
6
差热分析仪结构
1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电
偶；6-冰冷联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品
热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪
13
二、差热曲线分析与应用
依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的个数、 形状及相应的温度等，可定性分析物质的物理或化学 变化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
14
应用
（1）定性分析：定性表征和鉴别物质， 依据：峰温、形状和峰数目 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标
24
典型的DSC曲线
25
热量变化与曲线峰面积的关系
考虑到样品发生热量变化（吸热或放热）时，此种 变化除传导到温度传感装置（热电偶、热敏电阻等） 以实现样品（或参比物）的热量补偿外，尚有一部 分传导到温度传感装置以外的地方，因而差示扫描 量热曲线上吸热峰或放热峰面积实际上仅代表样品 传导到温度传感器装置的那部分热量变化。
样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为
22
功率补偿式差示扫描量热仪
23
Biblioteka Baidu
二、典型的DSC曲线
◆典型的差示扫描量热（DSC）曲线以热流率 （dH/dt）为纵坐标、以时间（t）或温度（T）为横 坐标，即dH/dt-t（或T）曲线。
◆曲线离开基线的位移即代表样品吸热或放热的速率 （mJ·s-1），而曲线中峰或谷包围的面积即代表热量 的变化。
第四篇 其他分析方法
第十五章 热分析法
◆ 概述 ◆ 差热分析法 ◆ 差示扫描量热法 ◆ 热重法
1
概述
热分析（thermal analysis）：在程序控制温度条件下， 测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。
物质的物理性质的变化，即状态的变化，总是用温 度T这个状态函数来量度的。数学表达式为
20
操作因素
操作因素是指操作者对样品与仪器操作条件选取不 同而对分析结果的影响：
样品粒度：影响峰形和峰值，尤其是有气相参与的 反应；
参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、 比热容及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可 能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰；
气氛；
记录纸速：不同的纸速使DTA峰形不同；
7
STA 449 C型综合热分析仪
8
DIL 402PC型热膨胀仪
9
TAS-100型热分析仪
10
典型的DTA曲线 图中基线相当于T=0，样品无热效应发生，向上和 向下的峰反映了样品的放热、吸热过程。
11
TAS-100型热分析仪上做的TG-DTA曲线
12
STA 449 C型综合热分析仪上做的TG-DSC曲线
F=f（T）
其中F是一个物理量，T是物质的温度。
所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。 取
T=（）
其中是时间，则
F=f（T）或f（）
2
概述
在不同温度下，物质有三态：固、液、气，固态 物质又有不同的结晶形式。
对热分析来说，最基本和主要的参数是焓（ΔH）， 热力学的基本公式是：
ΔG=ΔH-TΔS
氧基(POM)、尼龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟
乙烯(PTFE)7种聚合物组成。
19
三、影响DTA曲线的主要因素
差热分析曲线的峰形、出峰位置和峰面积等受多 种因素影响，大体可分为仪器因素和操作因素，
仪器因素是指与差热分析仪有关的影响因素。主 要包括：
炉子的结构与尺寸； 坩埚材料与形状； 热电偶性能等。
热分析发行的刊物有：
热分析文摘（Thermal Analysis Abstract）TAA，双 月刊，1972 热分析杂志（Journal of thermal Analysis，双月刊， 1969 热化学学报（thermachemical Acta）,每年四卷， 1974 量热学与热分析杂志（Calorimetry and Thermal Analysis）日文，季刊，1974
升温速率：影响峰形与峰位；
样品用量：过多则会影响热效应温度的准确测量，
妨碍两相邻热效应峰的分离等。
21
§15.2 差示扫描量热法
一、基本原理与差示扫描量热仪 差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件下，
测量输入给样品与参比物的功率差与温度关系的 一种热分析方法。 DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示 扫描量热法两种类型。
准（参考）DTA曲线对照。 标准卡片有：萨特勒(Sadtler)研究室出版的
卡片约2000张和麦肯齐(Mackenzie)制作的 卡片1662张(分为矿物、无机物与有机物三部 分)。
15
应用
（2）定量分析 依据：峰面积。因为峰面积反映了物质的热效应（热 焓），可用来定量计算参与反应的物质的量或测定热 化学参数。
（3）借助标准物质， 可以说明曲线的面积与化学反应、转变、聚合、熔化 等热效应的关系。
16
差热分析法测定相图 17
(a)测定的相图 (b)DTA曲线
聚苯乙烯的DTA曲线
18
差热分析法用于共混聚合物鉴定示例
依据共混物DTA曲线上的特征峰(熔融吸热峰)确定共混物由高
压聚乙烯(HPPE)、低压聚乙烯(LPPE)、聚丙烯(PP)、聚次甲
存在三种情况：ΔG<0，ΔG=0，ΔG>0
常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转 变等；
常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧化， 还原，化合反应等。
这两类变化，首先有焓变，同时常常也伴随着质
量、机械性能和力学性能的变化等。
3
概述
热分析组织：国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis）ICTA
4
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
5
§15.1 差热分析法
一、基本原理与差热分析仪 差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量
样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热 分析方法。
参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围 内不发生任何热效应的物质，如-Al2O3、MgO 等。
在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度 或时间的函数连续记录下来，就得到了差热分析 曲线。
用于差热分析的装置称为差热分析仪。
6
差热分析仪结构
1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电
偶；6-冰冷联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品
热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪
13
二、差热曲线分析与应用
依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的个数、 形状及相应的温度等，可定性分析物质的物理或化学 变化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
14
应用
（1）定性分析：定性表征和鉴别物质， 依据：峰温、形状和峰数目 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标