热重分析PPT学习教案

1、会计学1热重分析热重分析第1页/共62页第2页/共62页第3页/共62页第4页/共62页第5页/共62页第6页/共62页第7页/共62页TGA基本原理： 在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化关系。 TG的测量都要依靠热天平（热重分析仪），主要介绍热天平及热重测量的原理。加热器微量热天平铂金样品盘第8页/共62页热天平种类：第9页/共62页第10页/共62页60ml/min40ml/min第11页/共62页 曲线的纵坐标为质量mg 或剩余百分数%表示； 横坐标T为温度。用热力学温度（K）或摄氏温（）。梯度曲线第12页/共62页第13页/共62页精确反映样品的起始反应温度，达到最大反

2、应速率的温度（峰值），反应终止温度。利用DTG的峰面积与样品对应的重量变化成正比，可精确的进行定量分析。第14页/共62页第15页/共62页（1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应终止温度(相对来说，TG曲线对此就迟钝的多）；（2）能精确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应于整个变化过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以以峰的最大值为界把一个热失重反应分成两部分。故DTG能很好地区分出重叠反应，区分各反应阶段。第16页/共62页TG 曲线上看，有点像一个单一步骤的过程DTG曲线则表明存在两个相邻失重阶段第17页/共

3、62页（3）DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量，因而较TG能更精确地进行定量分析。（4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率(dWdt)数据。（5）DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重现性好，后者与质量变化无关且不易重现。如果DTG和DTA进行比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起的峰，TG对此无能为力。 第18页/共62页300350400450500温度 /020406080100TG /%-20-15-10-505DTG /(%/min)TG 曲线DTG 曲线峰值: 455.0 起始点: 424.6 终止点: 474.5 质量变化: -96.34 %第

4、19页/共62页80-120左右，一般为游离水的失重造成第20页/共62页这个失重的开时温度比前一个要早一些。推测它的失重是由水或某种有机溶剂的残留引起的第21页/共62页30-60可能是因为有机溶剂引起的失重，例如乙醇等。150和300是样品的分部分解引起的第22页/共62页一般失重总在0%-100%之间，但也有例外的情况。这个样品有升华现象，并且结晶凝在支撑管和托盘之间，这时的称重就不再是样品称重，这个图就达到了-20%第23页/共62页有些溶剂（多为有机溶剂），在初始温度时就不断失重，恒温很久也得不到恒定重量，这样就不能测准易挥发物的含量。第24页/共62页有些样品不适合用TGA做水分，

5、因为在到达游离水失重温度时，样品也已开始分解，不能达到独立的失重平台第25页/共62页第26页/共62页4.1 仪器因素的影响仪器因素的影响第27页/共62页浮力效应的修正：TG 基线的测试与自动扣除0510152025时间 /分钟-0.60-0.50-0.40-0.30-0.20-0.1000.10TG /mg50100150200250温度 / 基线 不扣基线的样品测试 浮力效应对热重测量的影响 样品 + 基线修正测试 样品：一水合草酸钙 称重：4 .19mg -0 .51 mg -0 .52 mg 1 1 2 2 3 3第28页/共62页第29页/共62页第30页/共62页第31页/共6

6、2页4.2 实验条件的影响实验条件的影响第32页/共62页第33页/共62页煤在不同升温速率下的TG图1-5/min; 2-10/min; 3-20 /min第34页/共62页第35页/共62页第36页/共62页4.3 试样的影响试样的影响第37页/共62页第38页/共62页第39页/共62页T%细细粒粒粗粗粒粒片片第40页/共62页第41页/共62页第42页/共62页A：起始分解温度B：外延起始温度C：外延终止温度D：终止温度E：分解5%的温度F：分解10%的温度G：分解50%的温度（半寿温度）TG曲线关键温度表示法曲线关键温度表示法失重曲线上的温度值常用来比较材料的热稳定性。TG曲线关键温

7、度表示法0 100 200 300 400 500 600 0ABGCDEF1050100失重%五、五、 TG失重曲线的处理和计算失重曲线的处理和计算第43页/共62页TG曲线失重量表示法曲线失重量表示法m/%10050A:99.5%B:50%C:50%D:24.5%A点至B点温度失重率: 99.5-50/100=49.5%C点至D点温度失重率: 50-24.5/100=25.5% 第44页/共62页微商曲线微商曲线(DTG)表示和意义表示和意义TGDTG质量变化Dw/dtT/C重量的变化率与温度（时间）的函数关系。DTG是峰形曲线，可精确反映出样品T起、 T，T终； DTG曲线峰面积与样品对

8、应的重量变化成正比。可将热失重阶段分成不同部分，区分各反应阶段。第45页/共62页六、材料热稳定性的评价方法六、材料热稳定性的评价方法第46页/共62页第47页/共62页主要热分解温度为375650，最大失重温度为459，最大失重速率为0.117 /s。在557时还有一小的失重峰，应该归于煤中黄铁矿和碳酸盐等矿物质的分解。100200300400500600700800708090100 Temperature (oC)Weight loss(wt%, daf)-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.0010K/minN2 25ml/min25mgRate of wei

9、ght loss (%/s)1、煤的TGDTG分析 第48页/共62页2、CuSO45H2O脱水历程CuSO45H2O的TG曲线推导出CuSO45H2O 的脱水方程如下：CuSO45H2O= CuSO43H2O +2H2OCuSO43H2O= CuSO4H2O +2H2OCuSO4H2O= CuSO4 +H2O第49页/共62页100200300400500600700800900温度 /405060708090100TG /%-4-3-2-1012DTG /(%/min) 草酸钙 样品称重：8.258mg 升温速率：10K/min 气氛：N2 坩埚：Al2O3，敞口 39.07 % (966

10、.4) 失去结晶水 CO气体逸出 CO2气体逸出 剩余CaO -18 .83 % -29 .85 % -12 .26 % 165 .7 493 .8 724 .5 CaC2O4H2OCaC2O4 H2OCaC2O4CaCO3 COCaCO3CaO CO2第50页/共62页4、聚合物热稳定性的评价几种高分子材料的TG曲线比较起始失重温度第51页/共62页热稳定性TG曲线比较示意图比较失重速率cba第52页/共62页5、聚合物组成的分析玻璃纤维成分的分析水水 2%2%树脂树脂 80%80%玻璃玻璃 18%18%第53页/共62页聚四氟乙烯中炭黑和SiO2的含量确定PTFE PTFE 31.5%31.5%炭黑炭黑 18.0%18.0%SiOSiO2 2 50.5%50.5%第54页/共62页共聚物的分析苯乙烯-甲基苯乙烯共聚物的热稳定性a-聚苯乙烯b-苯乙烯-甲基苯乙烯无规共聚物c-苯乙烯-甲基苯乙烯嵌段共聚物d-聚-甲基苯乙烯第55页/共62页共混物的分析各组分的失重温度没有太大变化，各组分失重量=各组分纯物质的失重百分含量叠加的结果第56页/共62页6、 研究聚合物固化静态热重分析，适用于固化过程中失去低分子物的缩聚反应。利用酚醛树脂固化过程中生成水，测定脱水失重量最多的固化温度，其固化程度最佳。第57页/共62页7、研究聚合物中添加剂的作用增塑剂聚合物中常