热重分析及差热分析VIP

热分析方法，一：热分析法的概要，二：差示热分析法(DTA )三：热重法(TG )，热分析法的概要，热分析法是利用热学原理分析物质物理性能和成分的总称。 根据国际热对热分析法的定义，热分析是一种通过程序控制温度，测量物质物理性质和温度关系的技术。 “程序控制温度”是指以一定的速度加热或冷却，“物理性质”包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、机械、电、声学及磁性质等。 物质在温度变化过程中，常伴随着宏观物理、化学等性质的变化，宏观的这些性质的变化与物质的组成和微观结构有关。 通过测量和分析物质在加热和冷却过程中的物理化学性质变化，可以定性和定量地分析物质，实现物质结构鉴定，为新材料的研制提供热性能数据和微结构信息。 热分析必须满足三个条件：1)测量的参数必须是“物理性质”。 包括质量、温度、热焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、电和磁特性等。 2 )测量参数应被表示为直接或间接的温度函数关系； 3 )测量必须在程序控制的温度下进行。 热分析法的种类、热分析的应用类型、1、成分分析：无机物、有机物、药物和高分子化合物的鉴别和分析及其相图研究。 2、稳定性的测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等。 3、化学反应研究：如固气反应研究、催化性能测定、反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究。 4材料质量测定：如纯度测定、物质玻璃化转变和居里点、材料寿命测定。 5、材料力学性质测定：耐冲击性能、粘弹性模量、弹性模量、损耗指数和剪切弹性模量等测定。 6、环境监测：研究蒸气压、沸点、易燃性等。 差热分析法(DTA ) (differentialthermalanalysis )定义了通过程序控制温度来测定物质与参照物的温度差和温度关系的技术。 当试样发生某些物理变化(相变、熔融、结晶、升华等)或化学变化时，释放或吸收的热会使试样温度高于或低于基准物的温度，相应地在DTA曲线上产生发热或吸收峰。 另外，示差热分析曲线根据国际分析协会ICTA的规定，示差热分析DTA是将试料和参照物放置在同一环境中以一定的速度加热或冷却，以时间或温度记录两者之间的温度差的方法。 由DTA得到的曲线试验数据，纵轴为试料与参照物的温度差t，上方为发热反应，下方为吸热反应，横轴为t (或t )，从左向右增加。 样品s和参照物r分别放在两个坩埚中。 坩埚下方各有片状热电偶，这两个热电偶互相反接。 将s和r同时程序升温，在加热至某一温度的试料中发生发热或吸热时，试料的温度TS会产生高于或低于参照物温度TR的温度差t，该温度差从上述两个反向连接的热电偶作为差热电势被输送至差热放大器，放大后输入至记录仪，作为差热曲线、即dtt 热重分析法、分析原理仪器影响因素的应用、基本原理、热重分析法(TG):是程序控制温度、测量物质质量与温度变化关系的技术。 TG曲线记录了质量-温度、质量保持率-温度或重量减少率-温度的关系。 m=f(T或t )，多数物质除了在加热或冷却过程中产生热效应外，还存在质量变化，其变化大小和表现温度与物质的化学组成和结构密切相关。 因此，利用加热和冷却过程中物质的变化特征，可以区别和鉴定不同物质。 热重分析法有静态法和动态法两种静态法。等压质量变化测量又称自发性气氛热重分析，是用程序控制温度，物质在一定挥发物分压下测量平衡质量与温度关系的一种方法。 该方法具有以试料分解的挥发物形成的气体为气氛，在一定的大气压下控制测量质量的温度变化，减少热分解过程中氧化过程的干扰的特征。 等温质量变化测定是在恒温条件下测定物质质量与温度关系的一种方法。 该方法每隔一定的温度间隔将物质恒温恒重，记录恒温恒重关系曲线。 动态法又称非等温热重法，分为热重分析和微商热重分析。 热重和微商热重分析在程序升温时，测定物质的质量变化和温度的关系。 微商热重分析又称导数热重分析，是记录热重曲线对温度和时间的一次导数的技术。 动态非等温热重分析和微商热重分析简便实用，有利于DTA、DSC等技术的结合，因此广泛应用于热分析技术。 适合热重分析的反应：m，定量分析：组成不同，质量变化不同。 获得信息：热稳定性、耐热氧化性、吸附水、结晶水、脱水速度、干燥条件、热分解等相关信息。、Ag2CrO4O2 Ag AgCrO2，吸附水挥发，质量一定，失重，微商热重法(DTG):记录质量变化速度与温度的关系，将质量导入温度。 另外，dm/dt=f(T或t )、不同点，TG和DTG :信号处理方式不同。 曲线：楼梯和山形原理：共性。 DTG :提高分辨率的信息很多。 DTG曲线的优点是能够正确地反映开始反应温度Ti，并达到最大反应速度的温度Te和反应结束温度Tf。 不同地区相继发生的热重变化反应更加明显，DTG的分辨率高于TG。 DTG曲线的峰面积与变化样品的重量正确对应，比TG更能正确定量分析。 反应动力学计算容易提供反应速度(dw/dt )数据。 DTG和DTA有可比较性，通过比较，可判断是重量变化引起的峰值还是热变化引起的峰值。 TG对此无能为力。 TG和DTG的测定必须依赖于热天平。 热天平是为实现热称重技术而研制的仪器，它是基于普通分析天平发展起来的，具有一些特殊要求的精密仪器： (1)程序控制温度系统和加热炉，炉子热辐射和磁场对热称重的影响尽可能小；(2)高精度的重量和温度测量和记录系统；(3)各种环境和热天平由精密天平和线性程序控制温加热炉组成。 另外，热重分析仪(TG )的原理图、热天平、试料、三路气体的质量流量计、热天平的测定原理、当天的平坦的左侧盘的试料因热而产生重量变化时，天平梁按照光栅上下摆动，此时受光元件(光电晶体管)所接收的光源的照射强度发生变化，其输出的电信号发生变化。 该变化的电信号送至重量测量单元，放大后送至磁铁的外侧线圈，磁铁产生与重量变化相反的力，天平变为平衡状态。 因此，测量通过线圈的电流大小的变化，就可以知道试料的重量变化。含有结晶水草酸钙的TG曲线和DTG曲线、CaC2O4H2OCaC2O4 H2O(100-200，失重12.5%)CaC2O4CaCO3 CO(400-500，失重18.5%)CaCO3CaO CO2(600-800，失重30.5% ) 较慢的升温速度是理想的：过快的升温速度可能会丢失某些中间产物的信息。 2、试样容器的形状和材质对气体相关物质有明显影响。 惰性材质：提供白金和陶瓷、动态(流动)或静态气氛的惰性或真空环境。3 .炉内气氛、4 .试样量：吸热(发热)反应：试样量越大，试样温度偏离线性程序升温的程度越大产生气体的试样：试样量越多，中间产生的气体扩散的阻力越大试样量越多，试样内越容易产生温度梯度，不利于热平衡。 样品的量少，粒度也越细越好，而且必须尽量把样品弄平。 5 .热天平的灵敏度，6 .温度测量的正确性，灵敏度:试料使用量、分辨率、可使用较快的升温速度。 应用、TG用于高分子材料组成分析、热稳定性测定、氧化或分解反应及其动力学研究、低分子物质消失的缩聚反应研究、材料老化研究等。 热稳定性评价如下： (1)比较初期(或5% )失去重量的温度，(2)比较失去重量的速度，比较热稳定性的比较图像，测定吸附水、结晶水、脱水量等，物质的成分分析，1 .添加剂和杂质的分析，玻璃钢的TG曲线，玻璃的成分分析，(