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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,热重分析法（）,-,Thermogravimetric Analyzer,热重分析法（）,1,TGA定义,热重分析法是在程序控温下测量物质的质量与温度关系的一种技术。,物质的,质量,温度,程序控温下,G=f(T),热降解,热氧降解,降解动力学,TGA定义 热重分析法是在程序控温下测量物质的质量与温度关,2,TGA仪器结构与测量原理,平衡砝码盘,微电流放大器,光源,挡板,光电管,加热器,磁铁,感应线圈,支架,梁,样品盘,热电偶,TGA仪器结构与测量原理平衡砝码盘微电流放大器光源挡板光电管,3,影响TGA实验结果的因素,1.样品盘的影响,:,样品盘一般为惰性材料（铂、陶瓷等）,注意：碱性试样不能用石英或陶瓷样品盘；铂对许多有机化合物和某些无机化合物有催化作用。,2.升温速率的影响,：,升温速率越大，所得特征温度越高,3.气氛的影响：,一般采用动态气氛，热降解用氮气，热氧降解用空气或氧气,影响TGA实验结果的因素1.样品盘的影响:样品盘一般为惰性材,4,TG在聚合物研究中的应用,TG在聚合物研究中的应用,5,比较不同高聚物的相对热稳定性,五种聚合物的,TGA,曲线,比较不同高聚物的相对热稳定性 五种聚合物的TGA曲线,6,实验条件,同一热失重仪上,PIPTFEHDPEPMMAPVC.,分解温度顺序为,：,相同测试条件,温度范围：室温,800,o,C,；,升温速率：,10,o,C/min,；,流动,N,2,保护,实验条件同一热失重仪上PIPTFEHDPEPMMAP,7,聚酰亚胺（PI-Polyimide)的结构,N,C,C,O,O,N,C,C,O,O,CH,2,n,PI分子结构中含有大量芳杂环，因而其热稳定性很好；长期使用温度可达到250,o,C，短期使用温度可达到450,o,C,聚酰亚胺（PI-Polyimide)的结构NCCOONCC,8,聚四氟乙烯（PTFE）,1.键能:C-F:485.3C-H:414.2(kJ/mol),2.聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面http:/ C),F,F,F,F,n,(C C),H,H,H,H,聚四氟乙烯（PTFE）(C C)FFFFn(C,9,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,(C C),H,CH,3,H,C,n,O,O CH,3,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）(C C)HCH3HCn,10,PVC,热稳定性最差，这是由它特殊的分子结构所决定的：,PVC,中的,Cl,原子与,H,原子形成了氢键，因为氢键的作用力较弱，因而在较低温度就可断裂。,聚氯乙烯（PVC）,(C C),H,Cl,H,H,n,PVC热稳定性最差，这是由它特殊的分子结构所决定的：PV,11,PVC分解分两个阶段的原因,420,o,C,左右。由于,PVC,主链断裂引起。(两个相互竞争的反应(分子内环化反应和分子间交联反应),第一阶段,：,200,o,C300,o,C,之间,由于大分子链脱,HCl,引起,。,第二阶段：,PVC分解分两个阶段的原因420oC左右。由于PVC主链断裂,12,2 增重现象的研究,2 增重现象的研究,13,3.材料成分分析,聚合物中的添加剂和杂质可分为两类：一类是挥发性物质，如水和增塑剂等，它们由于分子量低，一般在树脂分解之前就已分解掉；另一类是无机填料，如SiO,2,、碳纤维等，它们热稳定性很高，一般在基体树脂分解以后仍然残留,因此可以根据,各组分失重量,计算出它们在样品中的百分含量。,3.材料成分分析 聚合物中的添加剂和杂质可分为两类：一类是挥,14,SiO,2,和碳黑填充聚四氟乙烯的TG曲线,SiO2和碳黑填充聚四氟乙烯的TG曲线,15,4.研究聚合物的固化过程,酚醛树脂等温固化曲线,4.研究聚合物的固化过程酚醛树脂等温固化曲线,16,酚醛树脂固化过程中生成小分子,H,2,O,脱水失重量,最多的固化温度,最佳的固化温度,酚醛树脂固化过程中生成小分子H2O脱水失重量最佳的固化温度,17,5.材料热老化寿命的估算,ln,=a/T+b,-,失重10%所需时间,T-,温度,例：化纤助剂215,o,C和236,o,C恒温失重，失重10%所需时间分别为282.4min,64min，代入上式，得,ln,=7.62410,3,.1/T-13.172,由,上,式可得任何温度时的热寿命,5.材料热老化寿命的估算 ln,18,6.聚合物热降解和热氧降解动力学研究,6.聚合物热降解和热氧降解动力学研究,19,热分析联用技术,DTA-TGA联用,DSC-TGA联用,高温裂解质谱-TGA联用,IR-TGA联用,热分析联用技术DTA-TGA联用,20,LDPE（LLDPE）具有优异的柔韧性和延展性，广泛应用于吹塑薄膜、制造器皿、挤出管材等。其主要缺点是刚性较差、软化点较低等。,纳米SiO2是一种新型无机填料，具有特殊纳米尺寸效应和表面界面效应。纳米SiO2与LDPE填充共混可提高基体的模量，热稳定性和改善基体的保温性,综合实例：,纳米,SiO2,填充,LLDPE,复合材料的热稳定性和热氧稳定性研究,LDPE（LLDPE）具有优异的柔韧性和延展性，广泛应用于吹,21,热稳定性,Fig.1 TG thermograms of LLDPE filled with different nano-SiO2 content,(nitrogen atmosphere),1:LLDPE 2:U1 3:U2 4:U3,热稳定性 Fig.1 TG thermograms of,22,基体热稳定性提高的原因：,（1）纳米SiO2的网状结构对LLDPE的热降解起着阻碍作用。,（2）纳米刚性粒子影响基体的热传导，致使热降解滞后。,基体热稳定性提高的原因：,23,热氧稳定性,TG thermograms of LLDPE filled with different nano-SiO2 content,(air atmosphere),1:LLDPE 2:U1 3:U2 4:U3,热氧稳定性 TG thermograms of LLDPE,24,基体热氧稳定性提高的原因,由于,纳米,SiO2,比表面积大，表面活性高，孔体积大，对抗氧剂的吸附作用显著，控制释放作用较强所致。,吸附与,控制释放作用导致抗氧剂的活性降低，试样的热氧稳定性显著提高,基体热氧稳定性提高的原因由于纳米SiO2比表面积大，表,25,
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