第4章-热分析技术

1、2021/3/10讲解：XX1 第四章 热分析技术 Thermal Analysis, TA 2021/3/10讲解：XX2 一、一、差动热分析技术差动热分析技术 1.1 2021/3/10讲解：XX3 ：在程序控制温度下，测量物质的：在程序控制温度下，测量物质的物理性质物理性质和和 温度温度关系的一类技术。称为关系的一类技术。称为热分析技术热分析技术。 P = f ( T ) 其中：其中：P-物质的物理性质（热、重量、体积等）物质的物理性质（热、重量、体积等） T-环境温度环境温度 程序控温：程序控温： T = g (t) = a t +b (线性程序）线性程序） 2021/3/10讲解：X

2、X4 质量变化质量变化其它性质其它性质力学性质力学性质温度、热量温度、热量 热重法热重法 微熵热重法微熵热重法 差热分析差热分析 差动热分析差动热分析 热机械分析热机械分析 动态热机械动态热机械 热膨胀法热膨胀法 热电学法热电学法 热光学法热光学法 热传声法热传声法 热磁法热磁法 2021/3/10讲解：XX5 2021/3/10讲解：XX6 原理原理：PP在紫外光环境种极易老化降解，分子量减少，在紫外光环境种极易老化降解，分子量减少， 熔点下降。通过熔点下降。通过DSC分析分析，由峰位置判断其变化。，由峰位置判断其变化。 2021/3/10讲解：XX7 .2 .2 差热分析（差热分析（DTA

3、） 各各 类类 热热 转转 变变 物理变化物理变化化学变化化学变化 相转变相转变 玻璃化转变（吸热）玻璃化转变（吸热） 熔融（吸热）熔融（吸热） 结晶（放热）结晶（放热） 热分解（吸热）热分解（吸热） 氧化反应（放热）氧化反应（放热） 交联反应（吸热、放热）交联反应（吸热、放热） 等等 Differential thermal Analysis , DTA。 2021/3/10讲解：XX8 氧化铁氧化铁氧化铝氧化铝 2021/3/10讲解：XX9 .2.3.2.3 差热分析原理差热分析原理 控制单元控制单元 样品炉样品炉 记录仪记录仪 T 环环 T 试试 T 参参 2021/3/10讲解：XX

4、10 温度差温度差 = T试 试 T 参参 吸热转变吸热转变放热转变放热转变无转变无转变 熔融过程熔融过程 玻璃化转变玻璃化转变 热分解热分解 试样内热稳定试样内热稳定 结晶过程结晶过程 氧化反应氧化反应 小于零小于零等于零等于零大于零大于零 2021/3/10讲解：XX11 .2.4.2.4 DTA图谱曲线图谱曲线 差热分析差热分析定定 义义：在程序控温下，测试试样与参在程序控温下，测试试样与参 比物之间比物之间温差与环境温度温差与环境温度之间的对应关系；之间的对应关系； 结结 果果：热转变温度（峰的位置）（：热转变温度（峰的位置）（定性定性）。 2021/3/10讲解：XX12 控制单元控

5、制单元 样品炉样品炉 记录仪记录仪 T 环环 d H /d T (s) d H /d T (c) .3 .3 差动热分析（差动热分析（DSC） 差动热分析又称差示扫描量热法差动热分析又称差示扫描量热法 Differential Scanning Calorimetry, DSC 2021/3/10讲解：XX13 功率差功率差 = d H / d T(s) d H / d T(c) 吸热转变吸热转变放热转变放热转变无转变无转变 熔融过程熔融过程 玻璃化转变玻璃化转变 热分解热分解 试样内热稳定试样内热稳定 结晶过程结晶过程 氧化反应氧化反应 大于零大于零等于零等于零小于零小于零 动态零位平衡原理

6、动态零位平衡原理： 当试样内部发生热效应当试样内部发生热效应时，由功率补偿单元对温度偏低的时，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。一方进行补偿加热，使温度恢复平衡。 2021/3/10讲解：XX14 定义定义： 2021/3/10讲解：XX15 A B C D T（A）：峰顶点温度）：峰顶点温度 T（C）：始点温度）：始点温度 T（D）：终点温度）：终点温度 T（B）：切线温度）：切线温度 熔点温度熔点温度 2021/3/10讲解：XX16 B A C D h h T（A）：起始温度）：起始温度 T（C）：半高温度）：半高温度 T（D）：切线温度）：切线温度 T（B）

7、：）： 终点终点 温度温度 玻璃化温度玻璃化温度 2021/3/10讲解：XX17 2021/3/10讲解：XX18 A B C D 热量值热量值 dtdTdHQ t )/( 0 2021/3/10讲解：XX19 .5.1.5.1 样品形态样品形态 固态样品：固态样品： 如固体产品分析。从其上割取一小块。如固体产品分析。从其上割取一小块。 粉末样品：粉末样品： 如如 粉末粉末PP，金属粉末等。，金属粉末等。 薄膜样品：薄膜样品： 塑料薄膜产品塑料薄膜产品 液体样品：液体样品： 如有机产品、高分子溶液如有机产品、高分子溶液 气态样品：气态样品： 不允许不允许 2021/3/10讲解：XX20 .

8、5.2.5.2 实验结果影响因素实验结果影响因素 实验结果影响因素实验结果影响因素 样品用量样品用量气氛气氛升温速度升温速度 PP在空气中在空气中 PP在在N2中中 2021/3/10讲解：XX21 .6 .6 仪器结构仪器结构 DTA 404 PC （室温至（室温至 1500 ） 德国耐驰仪器有限公司德国耐驰仪器有限公司 2021/3/10讲解：XX22 DSC 204 F1 Phoenix（ -180 700） 升降温速率：升降温速率：0.001 100K/min 德国耐驰仪器有限公司德国耐驰仪器有限公司 2021/3/10讲解：XX23 DSC 404 C Pegasus （-120 -

9、120 16501650） 德国耐驰仪器有限公司德国耐驰仪器有限公司 2021/3/10讲解：XX24 同步热分析仪同步热分析仪 STA 449 C Jupiter 傅立叶红外（傅立叶红外（FTIR）联用系统）联用系统 2021/3/10讲解：XX25 仪器主要技术指标仪器主要技术指标 工作温度范围工作温度范围 控温速度控温速度 冷却方式、介质冷却方式、介质 控制精度控制精度 是否联用是否联用 生产厂家生产厂家 （PE、TA） 2021/3/10讲解：XX26 DTA、DSC比较比较 DTADSC 应用：定性分析应用：定性分析应用：定性、定量分析应用：定性、定量分析 应用领域：一切有热效应发生

10、的转变过程应用领域：一切有热效应发生的转变过程 2021/3/10讲解：XX27 2021/3/10讲解：XX28 2021/3/10讲解：XX29 2021/3/10讲解：XX30 2021/3/10讲解：XX31 DSC 曲线曲线 2021/3/10讲解：XX32 DSC 曲线曲线 2021/3/10讲解：XX33 DSC 曲线曲线 2021/3/10讲解：XX34 2021/3/10讲解：XX35 2021/3/10讲解：XX36 2021/3/10讲解：XX37 2021/3/10讲解：XX38 2021/3/10讲解：XX39 2021/3/10讲解：XX40 2021/3/10讲解：XX41 2021/3/10讲解：XX42 2021/3/10