TG测试过程中样品质量与特征温度的关系.doc

TG测试过程中样品质量与特征温度的关系产品研发中心 黄钰香 陈健摘要 本文以草酸钙为例，在相同测试条件下采用不同质量得出的TG曲线进行对比，从而得出质量对草酸钙特征温度的影响，初步探讨了影响热重分析测试结果稳定性的因素。关键词 热失重；质量；特征温度；草酸钙一 前言我司实验室购入NETZCH公司的TG 209 F3，在我司高分子聚合物研究中起着重要的作用。对于原材料进货检验及研发测试，尤其是UL黄卡比对测试过程中，TG的测试结果稳定性尤为重要。然而，在TG曲线分析过程中，我们有时候会忽略一些细节，所以总是得不到想要的结果而反复地重复相同的实验。本文以草酸钙为例，在相同的测试条件下，通过对不同的质量得出的TG曲线的对比，质量对草酸钙外推起始分解温度及最大失重温度的影响，从而在测试过程以及解读TG曲线上的隐藏因素，初步探讨了影响热重分析测试结果稳定性的因素。二 实验部分1仪器及样品仪器：德国NETZSCH TG 209 F3。样品：草酸钙，分析纯，天津科密欧化学试剂开发中心。2测试条件：温度范围：40650样品质量：4.0011.00mg升温速率：20K/min坩埚：Al2O3坩埚气氛：N2流量：20ml/min三 结果与讨论从TG曲线求取相应外推起始温度和最大失重速率温度，如表1。表1 样品质量与外推起始温度、最大失重速率温度关系实验号样品质量/mg外推起始温度/K 最大失重速率温度/K110.010426.35456.0529.615426.05452.9537.833421.95450.4547.410418.45447.1556.324418.55445.5564.330416.25439.65由表1，在所考察质量范围内，样品质量变化约5.7mg，外推起始分解温度相差近10.1K，最大失重速率温度相差16.5K。分别将外推起始分解温度和最大失重速率温度对样品质量作图，如图1、图2所示。图1 外推起始分解温度-样品质量关系曲线图2 最大失重速率温度-样品质量关系曲线由图1、图2可以看出，草酸钙的外推起始分解温度以及最大失重速率温度均随样品质量增加而增大。按线性回归拟合，如图3、图4。其线性回归方程分别为：外推起始分解温度：y1 =1.9056x +406.81（1）R1=0.9498；最大失重速率温度：y 2=2.7195x+ 428（2）R2=0.9863。其中，y1为草酸钙的外推起始分解温度，y2为草酸钙的最大失重温度值；x为草酸钙的质量；R1、R2分别为温度与质量关系数学模型的相关系数。图3 外推起始分解温度-样品质量线性回归图4 最大失重速率温度-样品质量线性回归由以上，在所选取的实验质量范围内，两个特征温度对样品质量具有较强的线性相关性。尤其样品质量对最大失重速率温度的求取影响最大；而样品质量对样品外推起始分解温度的影响相对较小。这与我们之前认为在由TG曲线求取外推起始分解温度或者最大失重速率温度时所得数据要相对稳定的“常识”相悖。于此相反，两者均与样品质量的多少有关，并且具有一定的线性相关性。这主要与样品在升温条件下的传质、传热有关。在其他条件不变的情况下，当样品质量增加，热量的传导及降解产物挥发扩散的阻力增大，表现在曲线向高温方向移动，特征温度出现滞后现象。需要指出的，当采用不同的测试样品、气氛的纯度及流量的变化，甚至是坩埚的质量不同等都会对所求测试结果产生影响。由于时间的关系，本文仅侧重于研究样品质量的变化（而这又最容易被我们忽视）对两个特征温度的影响，旨在说明要获得比较准确、可靠的数据，严格控制各实验条件的一致性是相当必要的。同时，我们提供了一种在无法精确控制样品质量的情况下，通过求取不同样