第4章-热分析技术

第四章热分析技术ThermalAnalysis,TA

一、差动热分析技术1.1热分析技术定义及分类1.2差热分析（DTA）1.3差动热分析（DSC）1.4实验结果表达形式1.5实验方法及结果影响因素1.6仪器结构1.7在材料研究中应用1.1热分析技术定义及分类

定义：在程序控制温度下，测量物质的物理性质和温度关系的一类技术。称为热分析技术。P=f(T)

其中：P-----物质的物理性质（热、重量、体积等）

T-----环境温度

程序控温：

T=g(t)=at+b(线性程序）

热分析技术：P=f(T)质量变化其它性质力学性质温度、热量热重法微熵热重法差热分析差动热分析热机械分析动态热机械热膨胀法热电学法热光学法热传声法热磁法例1塑料中无机填料含量的分析

原理：塑料分解温度：200～6000C；无机填料分解温度800～10000C。利用热失重原理进行分析。例2

PP老化过程熔点的变化

原理：PP在紫外光环境种极易老化降解，分子量减少，熔点下降。通过DSC分析，由峰位置判断其变化。１.2差热分析（DTA）

１.2.1材料在受热过程中的各类转变各类热转变物理变化化学变化相转变玻璃化转变（吸热）熔融（吸热）结晶（放热）热分解（吸热）氧化反应（放热）交联反应（吸热、放热）等共同特点：有热效应发生（吸热或放热）DifferentialthermalAnalysis,DTA。１.2.2

热惰性物质（参比物）定义：在一定受热温度条件下（25～10000C），没有任何热效应产生的物质，称为热惰性物质。

氧化铁氧化铝１.2.3

差热分析原理控制单元样品炉记录仪

T环

T试

T参温度差=T试

–T参吸热转变放热转变无转变熔融过程玻璃化转变热分解试样内热稳定结晶过程氧化反应小于零等于零大于零１.2.4DTA图谱曲线差热分析定义：在程序控温下，测试试样与参比物之间温差与环境温度之间的对应关系；

结果：热转变温度（峰的位置）（定性）。控制单元样品炉记录仪

T环

dH/dT(s)

dH/dT(c)１.3差动热分析（DSC）

差动热分析又称差示扫描量热法

DifferentialScanningCalorimetry,DSC功率差=dH/dT(s)–dH/dT(c)吸热转变放热转变无转变熔融过程玻璃化转变热分解试样内热稳定结晶过程氧化反应大于零等于零小于零动态零位平衡原理：当试样内部发生热效应时，由功率补偿单元对温度偏低的一方进行补偿加热，使温度恢复平衡。

定义：在程序控温下，测试试样与参比物之间补偿功率差与环境温度之间的对应关系，差示扫描量热法。

结果:（1）热转变温度(定性分析）（2）转变热焓值（定量分析）１.4

实验结果表达形式ABCDT（A）：峰顶点温度T（C）：始点温度T（D）：终点温度T（B）：切线温度

熔点温度BACD½h½hT（A）：起始温度T（C）：半高温度T（D）：切线温度T（B）：终点温度玻璃化温度ABCD

热量值１.5实验方法及结果影响因素１.5.1

样品形态固态样品：如固体产品分析。从其上割取一小块。粉末样品：如粉末PP，金属粉末等。薄膜样品：塑料薄膜产品液体样品：如有机产品、高分子溶液气态样品：不允许１.5.2

实验结果影响因素实验结果影响因素样品用量气氛升温速度PP在空气中PP在N2中１.6仪器结构DTA404PC（室温至1500℃）德国耐驰仪器有限公司

DSC204F1Phoenix（

-180～700℃）

升降温速率：0.001～100K/min

德国耐驰仪器有限公司DSC404CPegasus

（-120℃～1650℃）

德国耐驰仪器有限公司同步热分析仪STA449CJupiter®傅立叶红外（FTIR）联用系统仪器主要技术指标工作温度范围控温速度冷却方式、介质控制精度是否联用生产厂家

（PE、TA）１.7在材料研究中应用DTA、DSC比较DTADSC定义：温度差-温度关系形式：温度差=f(温度）结果：热转变温度仪器：无热补偿单元定义：功率差-温度关系形式：功率差=f(温度）结果：热转变温度热量值仪器：有热补偿单元应用：定性分析应用：定性、定量分析应用领域：一切有热效应发生的转变过程(1)聚合物玻璃化转变温度（Tg)测定

XPS分析结果（N1s）

纯NBp83

NBp83/CoCl2

交联前NBp83/CoCl2交联后

NBp83/CoCl2交联后NBp83/CoCl2

交联前纯NBp83

全反射红外光谱分析

NBp83/CoCl2

交联前NBp83