热分析技术（课堂PPT）

1、1第四章 热分析技术Thermal Analysis, TA2 一、一、差动热分析技术差动热分析技术1.1 3 ：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） 4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

2、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5 6 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。7.2 .2 差热分析（差热分析（DTA） 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

3、）交联反应（吸热、放热）等等Differential thermal Analysis , DTA。8 氧化铁氧化铁氧化铝氧化铝9.2.3.2.3 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零11.2.4.2.4 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

4、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）。12控制单元控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, DSC13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

5、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：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。14 定义定义： 15ABCDT（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16BACD h hT（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）：）： 终点终点

6、温度温度 玻璃化温度玻璃化温度1718ABCD 热量值热量值dtdTdHQt)/(019.5.1.5.1 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20.5.2.5.2 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21.6 .

7、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22 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23DSC 404 C Pegasus （-120 -120 16501650） 德国耐驰仪器有限公司德国耐驰仪器有限公司24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25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） 26DTA、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：一切有热效应发生的转变过程应用领域：一切有热效应发生的转变过程2728 29 30 31 DSC 曲线曲线32DSC 曲线曲线33DSC