热分析技术综述

热分析技术综述
热分析技术综述

热分析技术综述

摘要综述了近年来热分析技术在化合物表征、有机质研究、药品分析等领域

的应用情况

前言:热分析及热分析仪器的起源与发展

热分析一词是1905年由德国的Tammann提出的。但热分析技术的发明要早的多。热重法是所有热分析技术中最早发明的。公元前25世纪古埃及壁画中就有火与天平的图案。14世纪时欧洲人将热重法原理应用于黄金的冶炼。1780年英国人Higgins在研究石灰黏结剂和生石灰的过程中第一次用天平测量了试样受热时

所产生的重量变化。1786年,Wedgwood在研究黏土时测得了第一条热重曲线,发现黏土加热到暗红(500~600℃)时出现明显失重。最初设计热天平的是日本东北大学的本多光太郎,1915年他把化学天平的一端秤盘用电炉围起来制成第

一台热天平,并用了“热天平”(thermobalance)一词,但由于测定时间长未能达到普及。第一台商品化的热天平是1945年在Chevenard等工作的基础上设计制作的。Cahn和Schultz于1963年将电子天平引入现代自动热天平中,使

仪器的灵敏度达到0.1μg,质量变化精度达10-5。我国第一台商业热天平是20

世纪60年代初由北京光学仪器厂制造的[1]。常用的热分析方法有:差示扫描量

热(DSC)法、差示热分析(DTA )法和热重(TGA )法。近年来,热分析法得到了迅猛发展,出现了多种新型测量仪器和方法,如动力机械热分析(DMTA )法、热机械分析(TMA )法、声纳热分析法、发散热分析法等。联用技术的大量开发和使

用更加推动了这一技术的蓬勃发展,如TG-MS、TGA-FTIR、TG /DTA、MR-MS法等。本文对近年来我国热分析技术在几个具体领域的应用现状作了一些归纳。

1、热分析技术在化合物热分解研究中的应用

热分析作为一种表征化合物(配合物)的重要手段获得了非常广泛的应用。测

试者通过热分析获得化合物的对热稳定性,热分解机理,分解过程的热力学数

据及动力学参数等。如马荣华等人[2]对过氧铌杂多钨酸盐热分解行为进行了研

究,薛岗林等人[2]研究了新合成的化合物[Ce(NO

3)

5

H

2

O ](C

3

H

5

N

2

)

2

的热分解机理,

胡远芳等人[3]合成了[Nd(C

3H

7

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2

)

2

(C

3

H

4

N

2

)(H

2

O)](ClO

4

)

3

稀土配合物并对其进行了

热分析研究,杨锐等[4]合成了超分子化合物

[Eu(C1OH

9N

2

O

4

)(C1OH

8

N

2

O

4

)(H

2

O)

3

]

2

·phen·4H

2

O并对其热稳定性进行了研究等。

又如陆美玉[5]运用热重法与压力差示扫描量热法进行高温抗氧化剂的研究。另

外在对高分子材料进行改性以增加其热机械性能能扩大高分子材料的应用领域中,用 TMA 可检测高分子材料的链受热断裂的温度等,如于俊荣等[6]用 TMA

研究纯 UHMWPE 纤维在 140℃受热断裂,而纳米 SiO

2

改性UHMWPE 纤维在 144℃

受热断裂,说明 UHMWPE 纤维经 SiO

2

改性后其热机械性能提高。杨红玲、孙枫

等人[7]用DSC和 DMA对PP-R专用料性能的评价等。崔蕊蕊[8]等用热重分析法测

定氟唑活化酯的饱和蒸气压。

2、热分析技术在有机质分析研究中的应用

因为有机质在高温条件下会分解等,由此可利用不同的热分析方法来进行分析

研究。如蒋绍坚、黄靓云[9]等运用热重分析对纤维素、半纤维素、木质素等三

种生物质成型燃料在不同气氛下和不同升温速率下进行热重实验,研究反应条件对生物质成型燃料失重特性的影响规律。洪欢[10]等人对南洋楹木材的热重分析,从而得出此木材的阻燃性能与含水率等的关系。金森[11]等利用热重法对马尾松、杉木等南方 7 种典型乔木叶片热解特性和燃烧性的分析。

3、热分析技术在药品分析研究中的应用

热分析方法大大加速了测定药品制剂中的主成分与赋形剂之间是否相容的稳定性试验进程。药物配方提供了药物的活性物质即药品能够供给身体的方式,无论是与应用方式有关的生理方面的考虑,还是药品的化学物理性质都必须是合适的。药物配方由真正的药品活性配料以及非活性配料填料添加剂等组成,所有成分的比例必须正确。所以采用的质量标准是极其高的,为了保证这些质量要求需要合适的分析方法,而热分析方法在检测过程中是非常有效的,不仅可以单独使用各种热分析方法,也可以互相结合使用,还能同步结合其他技术(如光谱法、色谱法等)联合使用,热分析技术还能用于检查药物与赋形剂有无相互化学反应,有无化学吸附共熔及晶型转变等物理作用。于是在药品的分析研究领域中,热分析法的应用日益广泛。随着该方法的灵敏度和仪器自动化程度的不断提高,它不仅广泛应用于质量控制上,而且还在药物结构分析、药物剂型的开发和研究等方面起着重要的作用。例如徐坚等人[12]用热分析技术研究了甲氧氯普胺两种晶型的互变条件及各自的溶解热。侯美琴等人[13]报导了利用DTA和DSC方法分析双炔失碳的差向异构体研究,为其制剂的剂量调整提供了依据。

4、发展展望

随着分析仪器的不断发展,各仪器间、分析方法间联用是分析技术发展的一大方向,有着广阔的发展空间。例如闫丽云[14]等人运用热重-差热分析研究了黄桷树不同部位的热解特性。付鹏等[15]运用热重分析和红外光谱联用技术研究谷壳等生物质的热解过程等。潘永红、王万卷等[16]采用热裂解气相色谱-质谱联用法对某一液晶聚合物的裂解组分及相对含量进行了定性分析,提供了一种新的液晶聚合物是我研究方法。

参考文献

[1] 殷敬华,莫志深. 现代高分子物理学(下册).科学出版社.

[2] 马荣华,刘春涛,瞿伦玉,等. 过氧铌杂多钨酸盐热分解动力学参数的测定[J]. 无机化学学报 2000.16(5): 815-820.

[3] 薛岗林,杨一心,李恒新,等. [Ce(NO

3)

5

H

2

O ](C

3

H

5

N

2

)

2

的合成、晶体结

构及热分析[J]. 无机化学学报,2001. 17(3):423-426.

[4] 胡远芳,王艳,胡卫兵.稀土配合物[Nd(C

3H

7

NO

2

)

2

(C

3

H

4

N

2

)(H

2

O)](ClO

4

)

3

合成、表征与热分析[J].武汉科技学院学报, 2005, 18(6): 53-55.

[5] 杨锐,何水样,武望婷等. [Eu(C1OH

9N

2

O

4

)(C1OH

8

N

2

O

4

)(H

2

O)

3

]

2

·phen·4H

2

O

超分子化合物的晶体结构、荧光性质及热稳定性[J].高等学校化学学报, 2005, 26(3): 401-406.

[6] 于俊荣, 栾秀娜, 胡祖明等. 纳米 SiO

改性超高分子量聚乙烯纤维的

2

制备及其结构性能研究[J]. 高分子学报, 2005, (5): 764-768.

[7] 杨红玲,孙枫,赵仕波,张伟,肖爱玲,陈莉津. 热分析在PP-R专用料性能评价中的应用. 分析实验室 2008.12.

[8] 崔蕊蕊,刘钰等. 热重分析法测定氟唑活化酯的饱和蒸气压. 世界农药. 2014 .12.

[9]蒋绍坚,黄靓云,彭好义,唐富强,姚昆. 生物质成型燃料的热重分析及动力学研究. 新能源进展 2015.04.

[10] 洪欢,关明杰等 . 热处理南洋楹木材的热重分析. 林产加工与利用.

[11] 金森,杨艳波 . 基于热重的南方 7 种典型乔木叶片热解特性和燃烧性

分析.中南林业科技大学学报.

[12] 徐坚,平其能,刘国杰. 甲氧氯普胺多晶型特性研究[J]. 中国药

科大学学报, 1996,27 (12)∶722-725.

[13] 侯美琴,曹小斐. 双炔失碳酯差向异构体的分析[J]. 中国药学杂志,1994, 29(11)∶682-685.

[14] 闫丽云,刘朝. 黄桷树的热重差热联用分析及改进动力学方法. 能

源技术. 2008.08.

[15] 付鹏,胡松,向军,孙路石等. 谷壳热解/气化的热重-红外联用分析. 太阳能学报. 2008 .11.

[16] 潘永红,王万卷,余巧玲,容腾,刘志健,徐运祺,魏远芳. 基于热重

分析和热裂解气相色谱-质谱联用法的液晶聚合物热裂解成分检测塑料科技1005-3360(2016)01-0090-04.

传热学 第3章-非稳态导热分析解法

第三章 非稳态导热分析解法 1、 重点内容:① 非稳态导热的基本概念及特点; ② 集总参数法的基本原理及应用; ③一维及二维非稳态导热问题。 2、掌握内容:① 确定瞬时温度场的方法; ② 确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。 3、了解内容:无限大物体非稳态导热的基本特点。 许多工程问题需要确定:物体内部温度场随时间的变化,或确定其内部温度达某一极限值所需的时间。如:机器启动、变动工况时,急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏。因此,应确定其内部的瞬时温度场。钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程,掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素;金属在加热炉内加热时,要确定它在炉内停留的时间,以保证达到规定的中心温度。 §3—1 非稳态导热的基本概念 一、非稳态导热 1、定义:物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。 2、分类:根据物体内温度随时间而变化的特征不同分: 1)物体的温度随时间的推移逐渐趋于恒定值,即:const t =↑τ 2)物体的温度随时间而作周期性变化 1)物体的温度随时间而趋于恒定值 如图3-1所示,设一平壁,初值温度t 0,令其左侧的 表面温度突然升高到1t 并保持不变,而右侧仍与温度为 0t 的空气接触,试分析物体的温度场的变化过程。 首先,物体与高温表面靠近部分的温度很快上升, 而其余部分仍保持原来的t 0 。 如图中曲线HBD ,随时间的推移,由于物体导热温 度变化波及范围扩大,到某一时间后,右侧表面温度也 逐渐升高,如图中曲线HCD 、HE 、HF 。 最后,当时间达到一定值后,温度分布保持恒定, 如图中曲线HG (若λ=const ,则HG 是直线)。 由此可见,上述非稳态导热过程中,存在着右侧面 参与换热与不参与换热的两个不同阶段。 (1)第一阶段(右侧面不参与换热) 温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布,即:在此阶段物体温度分布受t 分布的影响较大,此阶段称非正规状况阶段。 (2)第二阶段,(右侧面参与换热) 当右侧面参与换热以后,物体中的温度分布不受to 影响,主要取决于边界条件及物性,此时,非稳态导热过程进入到正规状况阶段。正规状况阶段的温度变化规律是本章讨论的重点。

电子产品热设计、热分析及热测试

电子产品热设计、热分析及热测试培训 各有关单位: 随着微电子技术及组装技术的发展,现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统。电子设备日益提高的热流密度,使设计人员在产品的结构设计阶段必将面临热控制带来的严酷挑战。热设计处理不当是导致现代电子产品失效的重要原因,电子元器件的寿命与其工作温度具有直接的关系,也正是器件与PCB中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现代电子设备的快速研制、优化设计的新需要。因此,学习和了解目前最新的电子设备热设计及热分析方法,对于提高电子设备的热可靠性具有重要的实用价值。所以,我协会决定分期组织召开“电子产品热设计、热分析及热测试讲座”。现具体事宜通知如下 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 一、课程提纲:课程大纲以根据学员要求,上课时会有所调整,具体以报到时的讲义为准。 一、热设计定义、热设计内容、传热方法 1 热设计定义 2 热设计内容 3 传热方法简介 二、各种元器件典型的冷却方法 1 哪些元器件需要热设计

2 冷却方法的选择 3.常用的冷却方法及冷却极限各种元器件典型的冷却方法 4. 冷却方法代号 5 各种冷却方法的比较 三、自然冷却散热器设计方法 1 自然冷却散热器设计条件 2 热路图 3 散热器设计计算 4 多个功率器件共用一个散热器的设计计算 5 正确选用散热器 6 自然冷却散热器结温的计算 7 散热器种类及特点 8 设计与选用散热器禁忌 四、强迫风冷设计方法 1 强迫风冷设计基本原则 2 介绍几种冷却方法 3. 强迫风冷用风机 4. 风机的选择与安装原则 5 冷却剂流通路径的设计 6 气流倒流问题及风道的考虑 7 强迫风冷设计举例(6个示例) 五、液体冷却设计方法

热分析的基础与应用

热分析的基础与分析 SII·Nano technology株式会社 应用技术部大九保信明 目录 1.引言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2.热分析概要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2-1热分析的基本定义 2-2热分析技术的介绍 2-3热分析结果的主要 3.热分析技术的基本原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 3-1 差热分析DTA原理 3-2 差热量热DSC原理 3-3 热重TG 原理 3-4 热机械分析TMA原理 4.应用篇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 4-1DSC的应用例 4-1-1聚苯乙烯的玻璃化转变分析 4-1-2聚苯乙烯的融解温度分析 4-1-3比热容量分析 4-2TG/DTA的应用例 4-2-1聚合物的热分析测定 4-2-2橡胶样品的热分析测定 4-2-3反应活化能的解析 4-3TMA的应用例 4-3-1聚氯乙烯样品玻璃化温度的测定 4-3-2采用针入型探针对聚合物薄膜的测定 4-3-3热膨胀,热收缩的异向性解析 结束语。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 参考文献

1.前言 与其它分析方法相比,热分析方法研究的历史较为久远,1887年,勒夏特利埃(Le Chatelier)就着手研究差热分析,1915年,我国的本多光太郎开创了热重分析(热天平)。之后,随着电气、电子技术、机械技术的发展,热分析仪器迅速地得到了普及,加之,由于最近该仪器的自动化、计算机化程度的不断提高,热分析技术已作为通用的分析技术之一已被广泛的应用。 热分析技术涉及众多领域,以化学领域为首,热分析技术已广泛应用于物理学、地球科学、生物化学、药学等领域。起初,在这些领域中,热分析主要用于基础性研究。随着研究成果的不断积累、扩大,现已被用于应用开发、材料设计,以及制造工序中的各种条件的研究等生产技术方面。近年来,在日本工业标准/JIS等的试验标准、日本药典等的法定分析法中有些也采用了热分析技术。同时,在产品的出厂检验、产品的验收检查等质量管理、工艺管理领域,热分析也已成为最重要的分析方法之一。 作为热分析技术的最常用的方法,本章主要介绍差热分析(DTA)、差热量热分析(DSC)、热重分析(TG)及热机械分析(TMA)的基本原理以及各种测量技术的典型应用示例。 2.热分析的概要 2-1 热分析的定义 根据国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry:ICTA)的定义,热分析为: 热分析技术是在控制程序温度下,测量物质(或其反应生成物)的物理性质与温度(或时间)的关系的一类技术。 图1为根据该定义制作的热分析仪器的示意图。所谓热分析是指,如图1所示将试样放入加热炉中,检测使温度发生变化时所发生的各种性能变化的方法。根据要检测不同的物质性能的变化,热分析技术可以分类为几种不同的热分析技术。 图1热分析仪器的示意图

现代热物理测试技术一些知识点总结

第13章:红外气体分析 分子光谱: 分子从一种能态改变到另一种能态时的吸收或发射光谱(可包括从紫外到远红外直至微波谱). E E E E ?=?+?+?电子振动转动 . 气体特征吸收带: 气体:1~25μ m 近、中红外 . 红外吸收的前提: 存在偶极距(对称分子无法分析)、频率满足要求 . 非分光红外(色散型)原理、特点 : 原理:课本P195 特点: 优点:灵敏度高、选择性好、不改变组分、连续稳定、维护简单寿命长. 缺点:无法检测对称分子气体(如O 2,H 2,N 2.)、测量组分受探头限制. 烟气预处理的作用 :滤除固液杂质(3224SO H O H SO +=)、冷凝保护(1.酸露点温度达 155℃ 2.冷凝器 )、 去除水气影响(1.红外吸收干扰 2.气体溶解干扰 ). 分光红外原理: ? (三棱镜分光原理) 傅立叶分光原理(属于分光红外常用一种)、特点 : 原理:光束进入干涉仪后被一分为二:一束透射到动镜(T),另一束反射到定镜(R)。透射到动镜的红外光被反射到分束器后分成两部分, 一部分透射返回光源(TT), 另一部分经反射到达样品(TR);反射到定镜的光再经过定镜的反射作用到达分束器,一部分经过分束器的反射作用返回光源(RR), 另一部分透过分束器到达样品(RT)。也就是说,在干涉仪的输出部分有两束光,这两束相干光被加和, 移动动镜可改变两光束的光程差,从而产生干涉,得到干涉图,做出此干涉图函数的傅立叶余弦变化即得光谱, 这就是人们所熟悉的傅立叶变换. 特点:优点:测试时间短、同时测多组分、可测未知组分;而且,分辨能力高、具有极低的杂散辐射、适于微少试样的研究、研究很宽的光谱范围、辐射通量大、扫描时间极快. 第12章:色谱法 色谱法的发明和命名、色谱法原理 : P173-174 色谱系统的组成:分析对象、固定相、流动相 气相色谱与液相色谱的区别 :气相色谱法系采用气体为流动相(载气)流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。物质或其衍生物气化后,被载气带入色谱柱进行分离,各组分先后进入检测器,用记录仪、积分仪或数据处理系统记录色谱信号。高效液相色谱法是用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,经进样阀注入供试品,由流动相带入柱内,在柱内各成分被分离后,依次进入检测器,色谱信号由记录仪或积分仪记录。 气相色谱和液相色谱优缺点:1、气相色谱采用气体作为流动相,由于物质在气相中的流速比在液相中快得多,气体又比液体的渗透性强,因而相比液相色谱,气相色谱柱阻力小,可以采用长柱,例如毛细管柱,所以分离效率高。2、由于气相色谱毋需使用有机溶剂和价格昂贵的高压泵,因此气相色谱仪的价格和运行费用较低,且不易出故障。3、能和气相色谱分离相匹配的检测器种类很多,因而可用于各种物质的分离与检测。特别是当使用质谱仪作为检测器时,气相色谱很容易把分离分析与定性鉴定结合起来,成为未知物质剖析的有力工具。4、气相色谱不能分析在柱工作温度下不汽化的组分,例如,各种离子状态的化合物和许多高分子化合物。气相色谱也不能分析在高温下不稳定的化合物,例如蛋白质等。5、液相色谱则不能分析在色谱条件下为气体的物质,但却能分离不挥发、在某溶剂中具有一定溶解度的化合物,例如高分子化合物、各种离子型化合物以及受热不稳定的化合物(蛋白质、核酸及其它生化物质)。 色谱系统组成及各部分作用: 载气、进样、温控、分离、检测 (P176) 温控的作用:P178

第三章 热分析习题-201410

第三章热分析习题 3-1名词解释 热重分析、差热分析、差示扫描量热仪、动态热机械分析、潜热、显热、玻璃化转变温度、比热、热容、热对称性、热惯性 3-2列举一种电子天平的主要技术指标。 3-3影响热重曲线的主要因素?试推导热重仪器中表观增重与气体密度的关系:已知一体积为V、恒重后的物体置于加热炉中,T 温度下物体周围气体的密 度为ρ ,计算表观增重ΔW(温度T时的重量与初始重量之差)与试样温度 T的关系ΔW=F(V,ρ 0,T ,T)。根据所推导的表观增重公式说明影响表观增 重的因素。 3-4差热曲线基线方程的表达式中,各参数的物理含义?影响差热曲线基线的主要因素? 3-5放热或吸热的量与差热峰面积的关系? 3-6题图3-6为高聚物材料的典型DSC曲线。标示出高聚物材料DSC曲线上主要的变化过程及相应的特征温度。 题图3-6 高聚物材料的典型DSC曲线 3-7从试样的差热曲线上可获得哪些信息? 3-8如何利用试样的DSC曲线判断矿石中含β-SiO 2 ? 3-9有一石灰石矿,其粉料的TG-DSC联合分析图上可见一吸热谷,其T onset 为880℃,所对应的面积为360×4.184J/g,对应的TG曲线上失重为39.6%,计算:①该矿物的碳酸钙含量?(碳酸钙分子量为100.9)②碳酸钙的分解温度?③单位质量碳酸钙分解时需吸收的热量? 3-10题图3-10为一金属玻璃的DSC曲线。根据DSC曲线,指出该金属玻璃在加热过程中经历的玻璃化转变及析晶过程所对应的特征温度或温度范围。

题图3-10 某金属玻璃的DSC 曲线 3-11快速凝固的化学组分为Al 87Ni 7Cu 3Nd 3金属材料的XRD 、DSC 分析结果分 别见题图3-11。请根据分析结果初步判断是否是金属玻璃,并写出判断依据。该金属玻璃的Tg 为多少度?该金属玻璃经不同的温度(见图中所标)热处理1小时后,随热处理温度的升高晶相种类和组成如何变化? 金属材料DSC 结果图 不同温度热处理1小时后金属材料的XRD 图 题图3-13 3-12 Mn 3O 4原料在空气氛下的热重曲线如图2,由图可见350℃~900℃温升范围内,增重 3.37%。分析加热过程中原料所发生的物理化学变化,计算900℃时可能的化学式,写出相应的化学反应方程。哪些热事件加热过程会发生增重现象?(Mn 原子量5 4.95) □Al ■Al 3Ni ○Al 11Nd 3 ●Al 8Cu 3Nd

热分析技术在金属材料研究中的应用解读

研究生课程论文 (2014 -2015 学年第一学期) 热分析技术在金属材料研究中的应用 提交日期:2014年12月 1 日研究生签名: 学号学院材料科学与工程学院 课程编号课程名称材料的物性及其测试技术 学位类别硕士任课教师 教师评语: 成绩评定:分任课教师签名:年月日

热分析技术在金属材料研究中的应用 摘要:介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法,如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等;同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用,如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量,及相变的热效应等。 关键词:热分析技术金属材料研究应用 Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials Jing Deng School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology Abstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition. Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application 1、前言 热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。主要包括如下三个方面的内容:一是物质要承受程序控温的作用,即以一定的速率等速升温或降温;二是要选择一观测的物理量P,该物理量可以是热学、磁学、力学、电学、声学和光学的等;三是测量物理量P随温度T的变化,往往不能直接给出两者之间的函数关系[1]。 热分析主要用于研究物理变化(晶型转变、熔融、升华和吸附等)和化学变化(脱水、分解、氧化和还原等)。热分析不仅提供热力学参数,而且还能给出有参考价值的动力学数据。因此,热分析在材料研究和选择上,在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段[2]。 按照测量的物理性质,国际热分析协会(ICTA)将现有的热分析技术分类[3-4],具体见表1。热分析技术种类繁多,应用甚广,本文将介绍主要的热分析技术及其在金属材料研究中的主要应用。 表1 ICTA关于热分析技术的分类 测试性质方法名称英文全称缩名称质量热重法Thermogravimetry Analysis TGA 等压质量变化测定Isobaric Mass-change Determination 逸出气检测Evolved Gas Detection EGD 逸出气分析Evolved Gas Analysis EGA 放射热分析Emanation Thermal Analysis TEA

热分析技术及其在高分子材料研究中的应用

第33卷第3期2008年9月 广州化学 Guangzhou Chemistry V ol.33, No.3 Sept., 2008 热分析技术及其在高分子材料研究中的应用 翁秀兰1,2 (1. 福建师范大学化学与材料学院,福建福州350007; 2. 福建省高分子材料重点实验室,福建福州350007) 摘要:简要介绍了热分析技术——热重法、差热分析、差示扫描量热法、热机械分析法和动态 机械热分析法等及其在高分子材料领域的广泛应用。热分析技术的方法具有快速、方便等优点, 在高分子材料的研究中发挥着重要作用。 关键词:热分析;高分子材料;应用 中图分类号:O657.99 文献标识码:A 文章编号:1009-220X(2008)03-0072-05 热分析技术是在程序控制温度下测量样品的性质随温度或时间变化的一组技术,它在定性、定量表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛地应用。热分析技术已渗透到物理、化学、化工、石油、冶金、地质、建材、纤维、塑料、橡胶、有机、无机、低分子、高分子、食品、地球化学、生物化学等各个领域。 在高分子材料研究领域,随着高分子工业的迅速发展,为了研制新型的高分子材料与控制高分子材料的质量和性能,测定高分子材料的熔融温度、玻璃化转变温度、混合物的组成、热稳定性等是必不可少的[1-2]。在这些参数的测定中,热分析是主要的分析工具。 热分析技术主要包括:热重分析法(TG)、差热分析法(DTA)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析法(TMA)、动态热机械分析法(DMA)等。本文简要介绍了热分析技术及其发展前景及其在高分子材料研究领域的应用。 1 TG及其在高分子材料方面的应用 热重法(TG)是在程序温度控制下测量试样的质量随温度或时间变化的一种技术。热重分析主要研究在惰性气体中、空气中、氧气中材料的热的稳定性、热分解作用和氧化降解等化学变化;还广泛用于研究涉及质量变化的所有物理过程,如测定水分、挥发物和残渣,吸附、吸收和解吸,气化速度和气化热,升华速度和升华热;有填料的聚合物或共混物的组成等[3]。 1.1 高分子材料的组分测定 热重法测定材料组分,方法简便、快速、准确,经常用于进行高分子材料组分分析。通过热重曲线可以把材料尤其是高聚物的含量、含碳量和灰分测定出来,而对于高分子材料的混合物,如果各组分的分解温度范围不同的话,则可以利用TG来确定各个组分的含量[4]。 收稿日期:2007-11-13 作者简介:翁秀兰(1980-),女,福建福清人,研究实习员,负责热分析仪器及从事光催化研究。

热分析技术

热分析技术 1 热分析技术的类别 1.1 热重分析( TGA) 热重分析法是在程序控制温度下,测量物质的重量与温度关系的一种技术[6]。记录重量变化对温度的关系曲线称热重曲线(TG曲线),热重曲线是在氮气流或其他惰性气流下,由于挥发性杂质失去,导致重量减失,以温度为横坐标,重量为纵坐标绘制的图谱,为便于观察,也采用其微分曲线,称为微分热重分析( D/TG)。热重分析仪由装在升温烘箱中的微量天平组成。此天平应对温度不发生称量变化,保证在长期程序升温时测量稳定。 1.2 差热分析( DTA) 对供试品与热惰性参比物进行同时加热的条件下,当供试品发生某种物理的或化学的变化时,由于这些变化的热效应,使供试品与参比物之间产生温度差。在程序控制温度下,测定供试品与参比物之间温度差与温度(或时间)关系的技术称为差热分析。 1.3 差示扫描量热分析( DSC) DSC是在DTA基础上发展起来的一种热分析方法[7-9]。测量输给供试品与参比物热量差(dQ/dT)与温度(或时间)关系的技术成为差示扫描量热分析。在DTA 中,是样品与参比物,在温度变化时热量的变化对样品温度作图,而在DSC中为保持样品与参比物相同温度所需输入能量的差异与样品的温度作图,其精密度与准确度均高于DTA。在DSC仪器中,样品和参比物的支架是热互相隔离的,各自固定在自己的温度传感器及加热器上,样品和参比物放在支架内的金属小盘中,在程序升温过程中,当样品熔融或挥发时,样品与参比物需要保持温度一致所需的能量不同,在DSC 图谱中,纵坐标为热量差,横坐标为温度,峰面积为样品的转换能,正峰与负峰分别为吸热峰与放热峰,峰面积与热焓成比例。 2 热分析技术在中药及其制剂质控中的应用 2.1 药物纯度的测定 药物纯度的测定是药品质量控制的重要内容之一。热分析技术用于中药纯度的测定有其独特的优点,如样品用量少且一般不需预处理等。但也有一定的要求,即样品的纯度>97%。然而在具体的操作方法上,可采用相应的措施使该技术能用于成分复杂的中药及制剂纯度的测定。由于试样量极少,故只需用少量标准品便可完成纯度测定。例如,粉防己甲素和熊果酸这些从中药材提得的药品,目前尚无其它合适的定量分析方式。杨腊[10]虎用DSC法成功地进行了纯度分析,并在测得药品总杂质含量的同时,还可获得各药物的准确熔点。 2.2 药物赋形剂筛选和组分分析

热分析应用

武汉理工大学 热分析技术应用综述 课程名称:材料热分析技术 学院:材料学院 班级:建材院委培生 学号: 姓名:吴帅 摘要对热分析技术进行了介绍,并综述了近年来热分析技术在工业方面、食品分析、高分子及复合材料检测等领域的应用情况。

关键词热分析技术;工业方面;食品分析;高分子及复合材料检测 1 热分析技术概述 热分析技术作为一种科学的实验方法,在无机、有机、化工、冶金、医药、食品、塑料、橡胶、能源、建筑、生物及空间技术等领域被广泛应用。它的核心就是研究物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度以及所涉及的能量和质量变化。国际热分析协会(ICTA)对热分析技术作了如下定义:热分析是在程序温度控制下,测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。这里所说的“程序控制温度”一般指线性升温或线性降温,也包括恒温、循环或非线性升温、降温。这里的“物质”指试样本身和(或)试样的反应产物,包括中间产物。上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、声、光、热、电等。根据物理性质的不同,建立了相对应的热分析技术,ICTA 命名委员会对热分析技术进行了分类,具体见表1-1。 表1-1 热分析技术分类 热分析技术的优点主要有下列几方面:(1)可在宽广的温度范围内对样品进行研究:(2)可使用各种温度程序(不同的升降温速率);(3)对样品的物理状态无特

殊要求;(4)所需样品量可以很少(0.1μg~10mg);(5)仪器灵敏度高(质量变化的精确度达10-5);(6)可与其他技术联用;(7)可获取多种信息。 2 热分析技术在工业领域的应用 2.1 热分析在炸药研制过程中的应用 炸药是一种相对稳定的平衡体系,在一定外界条件作用下能够发生高速化学反应,释放出巨大的热能,产生大量的气体,其整个反应是一个复杂的、伴随着吸热和放热过程的物理化学变化。热分析是测量炸药物性参数对温度依赖性的有关技术的总称。在炸药热分析中,除了测定其在热作用下的热行为外,更重要的是利用热分析方法来对其反应动力学进行研究,并根据动力学参数以及炸药在各种温度下的热行为,探讨和确定炸药在研制、生产和使用中的最佳条件(工艺条件和环境条件),以为确保这些过程的安全性、可靠性提供重要的实验和理论依据。因此,炸药的热分析在炸药研制过程中具有重要的意义和关键性的作用。 2.2 热分析在遥感卫星设计上的应用 作为卫星热设计的重要步骤,热分析主要用于检验热设计是否将卫星温度控制在所要求的范围内。卫星热分析主要包括热网络模型建立、外热流计算、温度场分析和热分析模型修正等内容。选取合理的建模方法,通过简化,精确地反映卫星各部件与环境的热交换是热分析建模的基本原则。近年来,我国的卫星热分析技术取得了快速进展,其主要标志是:配备并完善了热分析软件;热分析计算贯穿热设计的全过程[1]。卫星热分析与热试验温度偏差一般可控制在5~10 ℃,已基本满足卫星工程设计的需求。目前,进一步提高热分析模型精度的主要方法是利用热平衡试验数据进行热分析模型修正[2]。实践表明:由于热分析模型针对的飞行状态与热平衡试验状态并不一致,直接利用热试验结果修正热模型往往无法获得预期效果。因此,有必要分析卫星热平衡试验与在热分析结果存在差异的主要原因,并寻求合适的途径以实现热模型的有效修正。 2.3 热分析在铸造领域的应用 热分析方法开始应用于铸造领域时用于分析铸铁的化学成分[3]。但是现在已经广泛应用于工业界的是利用其来分析铝合金的晶粒细化和Al-Si合金中的Si 变质程度[4]。热分析方法还是常用于评价铁合金、铝合金等的凝固过程及凝固过

热分析技术简介——DSC

热分析技术简介——DSC 摘要:差示扫描量热分析仪因其使用方便,精确度高等特点,多年来备受青睐。本文介绍了差示扫描量热法(DSC)的发展历史、现状及工作原理,并且简要地介绍了DSC在天然气水合物、食品高聚物测定和水分含量测定、油脂加工过程及产品、沥青性能研究及改性沥青的性能评定中的应用。 关键词:DSC 技术发展现状应用 一、差示扫描量热法( DSC ) 简史 18世纪出现了温度计和温标。 19世纪,热力学原理阐明了温度与热量即热焓之间的区别后,热量可被测量。 1887年,Le Chatelier进行了被认为的首次真正的热分析实验:将一个热电偶放入黏土样品并在炉中升温,用镜式电流计在感光板上记录升温曲线。 1899年,Roberts Austen将两个不同的热电偶相反连接显著提高了这种测量的灵敏度,可测量样品与惰性参比物之间的温差。 1915年,Honda首次提出连续测量试样质量变化的热重分析。 1955年,Boersma设想在坩埚外放置热敏电阻,发明现今的DSC。 1964年,Watson等首次发表了功率补偿DSC的新技术。 差示扫描量热法是六十年代以后研制出的一种热分析方法。它被定义为:在温度程序控制下,测量试量相对于参比物的热流速随温度变化的一种技术,简称DSC(Differential Scanning Calovimetry)。根据测量方法的不同,又分为两种类型:功率补偿型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用的温度范围比较宽、分辨能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测定各种热力学参数(如热焓、熵和比热等)和动力学参数,所以在应用科学和理论研究中获得广泛的应用。 二、差示扫描量热法的现状 2.1差示扫描量热法(DSC)的原理 差示扫描量热法(DSC)装置是准确测量转变温度,转变焓的一种精密仪器,它的主要原理是:将试样和参比物置于相同热条件下,在程序升降温过程中,始终保持样品和参比物的温度相同。当样品发生热效应时,通过微加热器等热元件给样品补充热量或减少热量以维持样品和参比物的温差为零。加热器所提供的热量通过转换器转换为电信号作为DSC曲线记录下来。它是一种将与物质内部相转变有关的热流作为时间和温度的函数进行测量的热分析技术。 2.2差示扫描量热分析技术发展 差示扫描量热法是在差热分析(DTA)的基础上发展起来的一种热分析技术。

实验一综合热分析实验

实验一综合热分析实验 一、目的要求 1.了解综合热分析仪的基本构造、原理及方法。 2.了解实验条件的选择。 3.掌握热分析样品的制样方法。 4.掌握对样品的热分析图谱进行相关分析和计算。 二、综合热分析仪的结构、原理及性能 综合热分析仪是在程序控制温度下同步测定物质的重量变化、温度变化和热效应的装置。一般地,综合热分析仪主要由程序控制系统、测量系统、显示系统、气氛控制系统、操作控制和数据处理系统等部分组成。 1.TG的结构、原理及性能 热重法(TG)是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度关系的一种热分析技术。热重法记录的是热重曲线(TG曲线),它以质量作为纵坐标,以温度或时间为横坐标,即m—T曲线。 热重法通常有下列两种类型:等温热重法:在恒温下测定物质质量变化与时间的关系;非等温热重法:在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系。 热重法所用仪器称为热重分析仪或热天平,其基本构造是由精密天平和程序控温的加热炉组成,热天平是根据天平梁的倾斜与重量变化的关系进行测定的,通常测定重量变化的方法有变位法和零位法两种。①变位法是利用物质的质量变化与天平梁的倾斜成正比的关系,用差动变压器直接控制检测。②零位法是靠电磁作用力使因质量变化而倾斜的的天平梁恢复到原来的平衡位置,施加的电磁力与质量变化成正比,而电磁力的大小与方向是通过调节转换结构中线圈中的电流实现的,因此检测此电流即可知质量变化。天平梁倾斜由光电元件检出,经电子放大后反馈到安装在天平衡量上的感应线圈,使天平梁又回到原点。 SDTQ600综合热分析仪采用水平双杆双天平的结构设计。一臂作为水平天平零位平衡测量,另一臂作为高灵敏度DTA的热电偶。同时,一臂用来装填试样,

第三章 热分析

第三章热分析 一、教学目的 理解掌握差热分析、热释光谱分析的基本原理,掌握差热曲线的判读及影响因素,掌握热释光谱分析,了解差热分析仪的结构,了解热重分析和示差扫描量热分析。 二、重点、难点 重点:差热分析、热释光谱分析基本原理、差热曲线的判读。 难点:差热曲线的判读。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 4学时 第一节概述: 一、三种基本、常用性能测试手段 X射线物相分析、电子显微分析与热分析(材料分析三大手段) 1.X射线衍射物相分析----物相、结构等 2.电子显微分析-----形貌、成分微区分析、结构、位错等 3.热分析:专门分析加热或冷却过程发生的变化(物理、化学变化) ①过程分析 ②动态 二、热分析及热分析方法 (一)热分析: 把根据物质的温度变所引起的性能变化(热能量,质量,结构,尺寸等)来确定状态变化的分析方法,统称为热分析。 (二)热分析主要方法 1.热重分析法 把试样置于程序可控加热或冷却的环境中,测定试样的质量变化对温度或时间作图的方法。记录称为热重曲线,纵轴表示试样质量的变化。 2.差热分析 把试样和参比物(热中性体)置于相同加热条件,测定两者温度差对温度或

时间作图的方法。记录称为差热曲线。 3.示差扫描量热法 把试样和参比物置于相同加热条件,在程序控温下,测定试样与参比物的温度差保持为零时,所需要的能量对温度或时间作图的方法。记录称为示差扫描量热曲线。 4.热机械分析(形变与温度的关系) 5.热膨胀法 在程序控温环境中测定试样尺寸变化对温度或时间作图的一种方法。纵轴表示试样尺寸变化,记录称热膨胀曲线。 第二节差热分析:(Differential Thermal Analysis)(DTA) 是材料科学研究中不可缺少的方法之一。 一、差热分析的基本原理 差热分析原理示意图 如图所示: 1.在样品库中分别装入被测试样和参比物。 2.插入两支相同的热电偶。 3.将两支热电偶的其同极接在一起-----构成示差热电偶,其温度电动势为: E AB=k/e (T1-T2) Ln n eA/m eB (3---1) 式中:E AB-----示差电动势 K------波尔兹曼常数

热分析实验指导

实验六 热分析实验 一、目的与要求 1.了解热重分析的仪器装置及实验技术。 2.了解差热分析的仪器装置及实验技术。 3熟悉综合热分析的特点,掌握综合热曲线的分析方法。 4.测绘矿物的热重曲线和差热分析曲线,解释曲线变化的原因。 二、原理 1 热重分析的仪器结构与分析方法 热重分析法是在程序控制温度下,测量物质的质量随温度变化的一种实验技术。 热重分析通常有静态法和动态法两种类型。 静态法又称等温热重法,是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系,通常把试样在各给定温度加热至恒重。该法比较准确,常用来研究固相物质热分解的反应速度和测定反应速度常数。 动态法又称非等温热重法,是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系,采用连续升温连续称重的方式。该法简便,易于与其他热分析法组合在一起,实际中采用较多。 热重分析仪的基本结构由精密天平、加热炉及温控单元组成。如图1所示:加热炉由温控加热单元按给定速度升温,并由温度读数表记录温度,炉中试样质量变化可由天平记录。 由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线(TG 曲线)。曲线的纵坐标为质量,横坐标为温度。例如固体热分解反应A (固)→B (固)+C (气)的典型热重曲线如图2所示。 图2 固体热分解反应的热重曲线 图中T i 为起始温度,即累计质量变化达到热天平可以检测时的温度。T f 为终止温度,即累计质量变化达到最大值时的温度。 图1 热重分析仪原理

热重曲线上质量基本不变的部分称为基线或平台,如图2中ab 、cd 部分。 若试样初始质量为W 0,失重后试样质量为W 1,则失重百分数为(W 0-W 1)/W 0×100%。 许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化,发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异,因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程,如试样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物和热分解动力学等。例如含有一个结晶水的草酸钙(CaC 2O 4·H 2O )的热重曲线如图3,CaC 2O 4·H 2O 在100℃以前没有失重现象,其热重曲线呈水平状,为TG 曲线的第一个平台。在100℃和200℃之间失重并开始出现第二个平台。这一步的失重量占试样总质量的12.3%,正好相当于每molCaC 2O 4·H 2O 失掉1molH 2O ,因此这一步的热分解应按 O H O CaC O H ·O CaC 242℃ 200℃100242 ~ +????→? 进行。在400℃和500℃之间失重并开始呈现第三个平台,其失重量占试样总质量的18.5%,相当于每molCaC 2O 4分解出1molCO ,因此这一步的热分解应按 CO CaCO O CaC 3℃500 ℃40042~ +????→? 进行。在600℃和800℃之间失重并出现第四个平台,其失重量占试样总质量的30%,正好相当于每molCaC 2O 4分解出1molCO 2,因此这一步的热分解应按 2℃800 ℃60042CO CaO O CaC ~ +????→? 进行。 可见借助热重曲线可推断反应机理及产物。 图3 CaC 2O 4·H 2O 的热重曲线 2、综合热分析 DTA 、DSC 、TG 等各种单功能的热分析仪若相互组装在一起,就可以变成多功能的综合热分析仪,如DTA -TG 、DSC -TG 、DTA -TMA (热机械分析)、DTA -TG -DTG (微商热重分析)组合在一起。综合热分析仪的优点是在完全相同的实验条件下,即在同一次实验中可以获得多种信息,比如进行DTA -TG -DTG 综合热分析可以一次同时获得差热曲线、热重曲线和微商热重曲线。根据在相同的实验条件下得到的关于试样热变化的多种信息,就可以比较顺利地得出符合实际的判断。 综合热分析的实验方法与DTA 、DSC 、TG 的实验方法基本类同,在样品测试前选择好测量方式和相应量程,调整好记录零点,就可在给定的升温速度下测定样品,得出综合热曲线。 综合热曲线实际上是各单功能热曲线测绘在同一张记录纸上,因此,各单功能标准热曲线可以作为综合热曲线中各个曲线的标准。利用综合热曲线进行矿物鉴定或解释峰谷产生的

热分析技术综述

热分析技术综述 摘要综述了近年来热分析技术在化合物表征、有机质研究、药品分析等领域 的应用情况 前言:热分析及热分析仪器的起源与发展 热分析一词是1905年由德国的Tammann提出的。但热分析技术的发明要早的多。热重法是所有热分析技术中最早发明的。公元前25世纪古埃及壁画中就有火与天平的图案。14世纪时欧洲人将热重法原理应用于黄金的冶炼。1780年英国人Higgins在研究石灰黏结剂和生石灰的过程中第一次用天平测量了试样受热时 所产生的重量变化。1786年,Wedgwood在研究黏土时测得了第一条热重曲线,发现黏土加热到暗红(500~600℃)时出现明显失重。最初设计热天平的是日本东北大学的本多光太郎,1915年他把化学天平的一端秤盘用电炉围起来制成第 一台热天平,并用了“热天平”(thermobalance)一词,但由于测定时间长未能达到普及。第一台商品化的热天平是1945年在Chevenard等工作的基础上设计制作的。Cahn和Schultz于1963年将电子天平引入现代自动热天平中,使 仪器的灵敏度达到0.1μg,质量变化精度达10-5。我国第一台商业热天平是20 世纪60年代初由北京光学仪器厂制造的[1]。常用的热分析方法有:差示扫描量 热(DSC)法、差示热分析(DTA )法和热重(TGA )法。近年来,热分析法得到了迅猛发展,出现了多种新型测量仪器和方法,如动力机械热分析(DMTA )法、热机械分析(TMA )法、声纳热分析法、发散热分析法等。联用技术的大量开发和使 用更加推动了这一技术的蓬勃发展,如TG-MS、TGA-FTIR、TG /DTA、MR-MS法等。本文对近年来我国热分析技术在几个具体领域的应用现状作了一些归纳。 1、热分析技术在化合物热分解研究中的应用 热分析作为一种表征化合物(配合物)的重要手段获得了非常广泛的应用。测 试者通过热分析获得化合物的对热稳定性,热分解机理,分解过程的热力学数 据及动力学参数等。如马荣华等人[2]对过氧铌杂多钨酸盐热分解行为进行了研 究,薛岗林等人[2]研究了新合成的化合物[Ce(NO 3) 5 H 2 O ](C 3 H 5 N 2 ) 2 的热分解机理, 胡远芳等人[3]合成了[Nd(C 3H 7 NO 2 ) 2 (C 3 H 4 N 2 )(H 2 O)](ClO 4 ) 3 稀土配合物并对其进行了 热分析研究,杨锐等[4]合成了超分子化合物 [Eu(C1OH 9N 2 O 4 )(C1OH 8 N 2 O 4 )(H 2 O) 3 ] 2 ·phen·4H 2 O并对其热稳定性进行了研究等。 又如陆美玉[5]运用热重法与压力差示扫描量热法进行高温抗氧化剂的研究。另 外在对高分子材料进行改性以增加其热机械性能能扩大高分子材料的应用领域中,用 TMA 可检测高分子材料的链受热断裂的温度等,如于俊荣等[6]用 TMA 研究纯 UHMWPE 纤维在 140℃受热断裂,而纳米 SiO 2 改性UHMWPE 纤维在 144℃ 受热断裂,说明 UHMWPE 纤维经 SiO 2 改性后其热机械性能提高。杨红玲、孙枫 等人[7]用DSC和 DMA对PP-R专用料性能的评价等。崔蕊蕊[8]等用热重分析法测 定氟唑活化酯的饱和蒸气压。 2、热分析技术在有机质分析研究中的应用 因为有机质在高温条件下会分解等,由此可利用不同的热分析方法来进行分析 研究。如蒋绍坚、黄靓云[9]等运用热重分析对纤维素、半纤维素、木质素等三

第三章_热分析

1第三章热分析技术 2第一节:热分析的定义与分类 第二节:常用热分析基本原理第三节:热分析技术的应用 3 第一节热分析的定义与分类 1.定义: 在程序控制温度下,测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术,统称热分析技术。 有哪些物理性质? 4 2.种类 (1)热重分析(TGA ) 在程序控制温度下,测量物质的质量随时间或温度变化的一种技术。 (2)差热分析(DTA ) 在程序控制温度下,测量物质与参比物的温度差随时间或温度变化的一种技术。 5 (3)差示扫描量热分析(DSC ) 在程序控制温度下,测量输入到试样和参比物的功率差与温度之间关系的一种技术。(4)热机械分析(TMA 、DMA ) 在程序控制温度下,测量物质的膨胀系数、弹性模量和粘性模量等与温度之间关系的一种技术。 Q:假如测金属熔点和物质的比热容分别用什么方法? 6 1.热重分析(TGA ) TGA 的基本原理就是在程序温度控制下,采用热天平连续称量物质的重量(质量),获得重量随温度(或时间)变化的关系曲线,并由此分析物质可能发生的物理或化学的变化。这条曲线就叫热重曲线。 第二节常用热分析基本原理

7Time min 26.00 24.0022.0020.0018.0016.0014.00 12.0010.008.006.00D T A u V 250.0 200.0 150.0100.0 50.0 0.0 T G % 0.0 -20.0 -40.0 -60.0 -80.0 -100.0 T e m p ℃ 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 TGA Weight % Curve Sample Thermocouple Signal DTA Signal 61.5% 8热重平台:在热重曲线中,质量保持不变的 台阶,叫热重平台。 失重阶梯:在热重曲线中,失重平台之间质量变化的部分叫失重阶梯,也叫失重台阶。 微分热重曲线(DTG):对热重曲线进行一级微分,得到的曲线就叫微分热重曲线。 9 100100200300400500600700800 60 70 80 90 1000 150 300 450 405 252 194 DTG (ug/min) R e l a t i v e W e i g h t (%) Temperature (o C) CMA precursor DTG TG 11 失重一般都是由于分解、脱水、挥发、还原等引起的,但也有少数TG 过程是增重的,如金属Cu 粉的氧化过程。根据增重的多少可以判断上去多少氧,估算平均价态的升高。 12 (1) 实验条件的影响 a. 样品盘的影响 b. 挥发物冷凝的影响 c. 升温速率的影响 d. 气氛的影响(2) 样品的影响 a. 样品用量的影响 b. 样品粒度的影响 影响热重分析的因素

浅谈热分析技术及其应用

浅谈热分析技术及其应用 (学号:0908321083姓名:吕夏燕) 热分析是在程序控制温度的条件下,测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。在加热或冷却的过程中,随着物质的结构、相态、化学性质的变化都会伴随相应的物理性质变化。这些物理性质包括质量、温度、尺寸等性质。根据测量物质的物理性质的不同,热分析方法的种类是多种多样的。如:差热分析(DTA) 、热重分析(TG) 、差示扫描量热(DSC) 和热机械分析( TMA、DMA) 等。在热分析技术中,应用得最为广泛的是热重法、差热分析与差示扫描量热法。 DSC(DSC - Differential Scanning calorimeters),DSC 全称差示扫描量法,分为功率补偿式(Power Compensation )和热流式(Heatflow )。其中功率补尝式DSC的测量原理是给被测样品和参比物样品放在同一环境中同时加温。加温过程中,当被测物由于发生物理性变,产生吸热或放热反应引起两个样品温度有差别时,通过及时给较低温度的样品加热,补偿功率的方法达到两样品时时保持相同温度。功率补偿式DSC 在定量测量热量方面比差热分析法好得多,能够直接从曲线峰面积中得到试样放热量(或吸热量),而且分辨率高,测得的化学反应动力学参数与纯度比差热分析法更精确。 TG(Thermogravimetric Analyzers) 热重分析法,热重分析法是在程序控制温度下,测量温度的质量与温度的关系的技术。用来进行热重分析的仪器一般称为热天平。它的测量原理是在给被测物加温过程中,由于物质的物理或化学特性改变,引起质量的变化,通过记录质量变化时程序所走出的曲线,分析引起物质特性改变的温度点,以及被测物在物理特性改变过程中吸收或者放出的能量,从而来研究物质的热特性。 DTA(Microcumputer Differential Thermal Analyzers)差热分析法,差热分析法是应用最广泛的一种热分析技术,它是在程序控制温度下,建立被测量物质和参比物的温度差与温度关系的技术。其测量原理是将被测样品与参考样品同时放在相同的环境中同时升温,其中参考样品往往选择热稳定性很好的物质,同时给两种样品升温过程中,由于被测样品受热发生特性改变,产生吸、放热反应,引起自身温度变化,使得被测样品和参考样品的温度发生差异。用计算机软件描图的方法记录升温过程和升温过程中温度差的变化曲线,最后获取温度

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