热分析实验PPT学习教案

会计学1热分析实验热分析实验第1页/共42页第2页/共42页差热分析与差示差热分析与差示扫描量热法扫描量热法(DTA, DSC)DSC204F1 PhoenixDSC200PC PhoxDSC204 HPDSC404C PegasusDTA404 PC Eos热重分析法热重分析法(TGA)TG209C Iris热机械分析法热机械分析法(TMA)TMA202、TMA402热膨胀法热膨胀法 (DIL)DIL402C/DIL402PC动态热机械分析法动态热机械分析法 (DMA242)测量物理与化学过测量物理与化学过程（相转变，化学程（相转变，化学反应等）产生的热反应等）产生的热效应效应; 比热测量比热测量测量由分解测量由分解、挥发、气、挥发、气固反应等过固反应等过程造成的样程造成的样品质量随温品质量随温度时间的度时间的变化变化测量样品的维度变测量样品的维度变化、形变、粘弹性化、形变、粘弹性、相转变、密度等、相转变、密度等热分析热分析 (TA)逸出气分析逸出气分析 (EGA MS, FTIR)介电分析法介电分析法(DEA)DEA230DEA231测量介电常数、测量介电常数、损耗因子、导电损耗因子、导电性能、电阻率（性能、电阻率（离子粘度）、固离子粘度）、固化指数（交联程化指数（交联程度）等度）等导热系数仪导热系数仪热流法：HFM436系列激光闪射法激光闪射法:LFA427LFA447LFA457第3页/共42页热重分析法记录的是在程序温度(升/降/恒温)下样品的质量/质量变化随温度/时间的函数关系第4页/共42页图中所示的反应单从 TG 曲线上看，有点像一个单一步骤的过程第5页/共42页但从微分（DTG）曲线则明显区分出分解分为两个相邻的阶段DTG第6页/共42页第7页/共42页第8页/共42页第9页/共42页FurnaceSam pl eBal ance第10页/共42页气体出口气体出口炉体炉体样品坩埚样品坩埚 样品热电偶样品热电偶控制热电偶控制热电偶辐射屏蔽辐射屏蔽真空真空样品气氛样品气氛 (1, 2)恒温水浴恒温水浴样品支架升降样品支架升降真空密封外壳真空密封外壳微量天平系统微量天平系统保护气氛保护气氛第11页/共42页第12页/共42页 质量变化 热稳定性 分解温度 组份分析 脱水、脱氢 腐蚀 / 氧化 还原反应 反应动力学TG 方法常用于测定：方法常用于测定：第13页/共42页FurnaceRefer .Sam pl eDTQPR.在程序温度过程中，当样品发生热效应时，在样品端与参比端之间产生了温度差（热流差），通过热电偶对这一温度差（热流差）进行测定。第14页/共42页第15页/共42页DTA：测量样品与参考物之间的温度差，得到样品相变信息。：测量样品与参考物之间的温度差，得到样品相变信息。最早出现的定性差热方法 （ H与T不成比例）灵敏度低，基线重复性差 参比端和样品端绝热，导致系统难以恢复热平衡，响应速度慢，峰分辨能力差（难以分辨温度接近的峰）不能精确测量比热绝大多数情况下已被DSC技术取代DSC第16页/共42页t1t2time sreference signalsample signalmelting temperatureelectric potential V(temperature)mt1t2time speak area A heat of melting mW/mgT = T - TSR0TMTM在样品的熔融在样品的熔融过程时，样品过程时，样品端的温度保持端的温度保持恒定，而此时恒定，而此时参比端的温度参比端的温度仍在升高。以仍在升高。以参比与样品的参比与样品的温度差对时间温度差对时间作图，就得到作图，就得到了差热曲线。了差热曲线。第17页/共42页根据 DIN 定义的吸热与放热峰DSC 信号第18页/共42页第19页/共42页第20页/共42页第21页/共42页第22页/共42页第23页/共42页第24页/共42页气体出口气体出口空气冷却空气冷却保护气保护气氛氛参比参比样品样品热流传感器热流传感器炉腔炉腔 (镀金镀金)加热元件加热元件吹扫气氛吹扫气氛液氮液氮 / 气氮冷却气氮冷却循环冷却循环冷却隔热部分隔热部分第25页/共42页 DSC 204 C 的炉腔为的炉腔为镀金设计，耐腐蚀性强，镀金设计，耐腐蚀性强，寿命长（特别适用于寿命长（特别适用于 O.I.T. 测试）测试）DSC 204 炉腔俯视炉腔俯视第26页/共42页为了适应千变万化的各种样品，避免样品与坩埚材料之间的不相兼容，配备了多种不同材质不同特点的坩埚。其中的几种坩埚图示如下：第27页/共42页无定形部分: 玻璃化转变与冷结晶结晶部分: 熔融Heat Flow mW / mgexoTemperature / CGlass transitiononset: 70.6Cmidpt. 74.8Cdel cp: 0.40 J/(g*K) 150.8CPost-crystallizationarea: 40.29 J/g255.5CMeltingarea: 40.29 J/gSample:PETSample mass:20.97 mgCrucible:AlCooling rate:10 K / minAtmosphere: N2第28页/共42页 DSC 方法常用于测定： 熔融温度与熔融热 相转变温度与转变热 相图 结晶温度 结晶度 玻璃化转变温度 比热 反应动力学 纯度第29页/共42页第30页/共42页TG - DSC 同步测量使我们能够区分 DSC 曲线上的热效应是由于样品的质量变化还是物理结构改变所引起。上图中在 DSC 曲线上共有三个吸热峰。其中温度较低的两个相邻的大吸热峰与 DTG 曲线上的两个峰有很好的对应关系，是由于样品的分解所引起。温度较高的小吸热峰则在 TG 与 DTG 曲线上找不到任何对应关系，应由样品的相变所引起。第31页/共42页第32页/共42页第33页/共42页两相比较，两相比较，DSC 传感器时间常数较短、灵敏度更高。传感器时间常数较短、灵敏度更高。DTA 传感传感器则较为廉价，且允许的样品装载量较大。器则较为廉价，且允许的样品装载量较大。第34页/共42页E 型与型与 K 型型 DSC 传感器的测量灵敏度非常高。传感器的测量灵敏度非常高。S 型与型与 B 型传感器型传感器则温度范围宽广、时间常数较短。则温度范围宽广、时间常数较短。第35页/共42页图中所测样品为水铝矿，图中所测样品为水铝矿， 620 前的三个失重台阶分别为前的三个失重台阶分别为勃姆石的形成、水铝矿勃姆石的形成、水铝矿的脱水与勃姆石的脱水，在的脱水与勃姆石的脱水，在 DSC 曲线上相应地表现为三个强烈的吸热峰。曲线上相应地表现为三个强烈的吸热峰。620 后的少量失重则为杂质的影响。后的少量失重则为杂质的影响。第36页/共42页图中使用高温同步热分析仪对图中使用高温同步热分析仪对 PET 材料进行了测量，其材料进行了测量，其 DSC 曲线类似于单独曲线类似于单独 DSC 仪器测得的结果。仪器测得的结果。TG 曲线则在约曲线则在约 100 到到 320 间额外示出了微量的间额外示出了微量的失重效应。这一失重效应可能是由于添加剂的挥发所引起。失重效应。这一失重效应可能是由于添加剂的挥发所引起。第37页/共42页第38页/共42页第39页/共42页第40页/共42页第41页/共42页