热分析方法综述
热分析方法
实验装置图：
若将参比物(r)和样品(s)的温度分别记录下来，图 形如下：
T＝Q/C，CS≠Cl
若将炉体以一定的速率(Ф)升温，由于Cr≠Cs，图 中Tr和Ts两条升温线并不重合，若要两线接近，参比物 可采用与样品化学性质相似的物质，或用参比物将样品 稀释。
当样品发生相变或化学变化时，将会有热量产生 (吸热或放热)，Ts曲线的斜率会发生变化，由于炉体持 续升温，样品的升温速度将会加快(放热时)或减慢(吸 热时)。当相变或化学变化完成后，样品温度回到炉温， 以一定的速度(Ф)继续升温，由于样品变化前后的热容 发生了变化，所以反应前后曲线不在一条直线上。Ts曲 线的形状与普通热分析中Ts曲线的形状是不同的，原因 如上。
(3)参比物的选择：参比物应尽量选择与样品化学 性质相似、且在实验温度下不发生物理和化学变化的物 质作参比物。常用的有：α－Al2O3、MgO、煅烧SiO2、 Ni等。
(4)粒度：粒度影响样品的传热效果。太大，会使 样品产生温度梯度，影响差热峰；太小，会破坏样品的 晶格结构，使样品提前分解。通常采用200目粒度的样 品(每英寸200孔，1英寸＝2.54cm)。
在合金上方覆盖一层石墨 粉或硅油。目的：防止合金氧 化和挥发。
电势测量仪可用电位差计或自动记录仪。因为热电 偶的接线方式为自由端温度校正法，使用电位差计测温 时，需加上室温；使用自动记录仪或计算机时，因仪器 已自动将室温与0℃的差进行了补偿，不需再加室温。
实验方法：将合金放入电炉内加热至熔化，关闭电 炉，将合金搅拌均匀，将热电偶插入试样中部，保温下 使合金逐步冷却，记录合金的温度与时间的关系，作出 步冷曲线。进而绘出相图。
一、普通热分析 直接研究试样本身的温度(T)随时间(t)的变化关系。 在普通热分析中，被测体系必须时时处于或接近热 力学平衡状态，因此，温度变化必须非常缓慢。由于升 温过程中温度不易控制，通常采用缓慢降温的方法，即 做步冷曲线的方法。由于降温并不是无限缓慢的，所以 体系处于(准)热力学平衡状态。
热分析方法简介
热分析
热分析（thermal analysis，TA）是指用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法。国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis，ICTA）于1977年将热分析定义为：“热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术。”根据测定的物理参数又分为多种方法
应用
热分析技术能快速准确地测定物质的晶型转变、熔融、升华、吸附、脱水、分解等变化，对无机、有机及高分子材料的物理及化学性能方面，是重要的测试手段。热分析技术在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。
发展状况
热分析仪器可广泛用于化学、物理学、高分子化学与物理、地质学、生物学等基础科学领域的研究和化工、冶金、地质、电工、陶瓷、轻纺、食品、医药、农林、消防等行业的生产企业、科研单位及大专院来自。热分析简介方法：
最常用的热分析方法有:差(示)热分析(DTA)、热重量法(TG)、导数热重量法(DTG)、差示扫描量热法[1](DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)。此外还有：逸气检测(EGD)、逸气分析(EGA)、扭辫热分析(TBA)、射气热分析、热微粒分析、热膨胀法、热发声法、热光学法、热电学法、热磁学法、温度滴定法、直接注入热焓法等。测定尺寸或体积、声学、光学、电学和磁学特性的有热膨胀法、热发声法、热传声法、热光学法、热电学法和热磁学法等。
热分析
1 ．玻璃化转变温度的确定
高聚物的 Tg 范围分为三个区： Tg 低于室温的是橡胶态材料； 室温到约160℃的为一般非晶热塑性材料； 160℃以上者为耐高温热塑性材料。如 PEI 。
冷几十度才出现结晶峰；
而 第 二 次升 温 时 ， 熔 点明 显降低； 第 三 次 升温 后 熔 点 位 置不 再变化。 但 扫 描 次数 增 加 ， 峰 面积 减小，存在分解。
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差热分析法（ DTA ）和示差扫描量热法（ DSC ）
三、应用
DTA/DSC 在高分子材料领域的应用主要有：
（ 1 ）物理转变包括结晶 / 熔融、 液晶 转变等 相转变 ，玻 璃化 转变等； （ 2 ）化学反应包括聚合、固 化、交 联、 氧化和 分解等 。 DTA/DSC 可以用来测定聚合物的结晶度、反应热，研究结晶 动力学、反应动力学，以及聚合 物的热 稳定 性、阻 燃性、 结构 对 物理转变的影响等。
时，由于样品颗粒间及颗粒与样 品皿间 的接 触更紧 密，以 及消 除
应力历史等原因，可以得到可靠的 Tg 值。降温曲线上 Tg 的位置能 重现升温曲线上 Tg 的位置。
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差热分析法（ DTA ）和示差扫描量热法（ DSC ）
（二）主要影响因素
4.2 重复扫描对于 Tm 测试：
第一次扫描熔化峰较宽， 且 基 线 较 为 不平 ， 冷 却 时 需过
DTA/DSC 的主要信息： ① 热事件开始、峰值和结束 的温度 ； ② 热效应的大小和方向； ③ 参与热事件的物质的种类 和量。
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差热分析法（ DTA ）和示差扫描量热法（ DSC ）
二 . 实验技术 （一）试样与参比物
固 态 、 液 态 或 浆 状 样 品 都 可 以用 于 测定 。
热分析方法简介
表1 几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
第一节 差热分析法
? 一、基本原理与差热分析仪 ? 差热分析(DTA) ：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的
温度差与温度关系的一种热分析方法。 ? 参比物（或基准物，中性体）：在测量温度范围内不发生任何热效应
的物质，如? -Al2O3、MgO等。 ? 在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度或时间的函数连续记
? 样品粒度：影响峰形和峰值，尤其是有气相参与的反应； ? 参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、比热容及热传导等，
两者都应尽可能一致，否则可能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢 变化的假峰； ? 气氛； ? 记录纸速：不同的纸速使DTA峰形不同； ? 升温速率：影响峰形与峰位； ? 样品用量：过多则会影响热效应温度的准确测量，妨碍两相邻热效应 峰的分离等。
性能的变化等。
概述
? 热分析组织：国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis）ICTA
? 热分析发行的刊物有： ? 热分析文摘（Thermal Analysis Abstract）TAA，双月刊，1972 ? 热分析杂志（Journal of thermal Analysis，双月刊，1969 ? 热化学学报（thermachemical Acta）,每年四卷，1974 ? 量热学与热分析杂志（Calorimetry and Thermal Analysis）日文，季刊，
? 依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的个数、形状及相应 的温度等，可定性分析物质的物理或化学变化过程，还可依据峰面 积半定量地测定反应热。
表2 差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
第1章热分析法
（4）最大失重速度法
TG与DTG曲线
TP: 最大失重速度点温度
聚酯与羊毛织物中聚酯分解温度 与羊毛含量关系
（5）ISO法和ASTM法
C：分解温度（ ASTM法） B：分解温度（ISO法）
TG曲线测定热稳定性的ISO法和ASTM法
2、高分子材料中添加剂的分析
萃取了增塑剂树脂（PVB+增塑剂） PVB PVB+增塑剂
DTG曲线是由TG曲线对温度 或者时间的一阶微商得到的. 纵坐标以重量变化率(dW/dt) 表示,横坐标是温度或时间。 单阶段失重是一个单峰，多 阶段失重出现多个峰，每个 峰代表一个失重过程可以反 映失重速率。
Loss weight (%)
100 90 80 70 60 50 0
-7.61%
0
344
Range:
30/10.0(K/min)/700
Operator: liu
Sample Car./TC:
DSC(/TG) HIGH RG 2 / S
Sample: 1#sap, 9.050 mg
Mode/Type of Meas.: DSC-TG / Sample + Correction
[1]
500
-13.33%
-2
366.1 441
-4
-26.67%
455.5
-6
-8
100 200 300 400 500 600 700
Temperature (oC)
DTG
二、TG及DTG在高分子材料研究中的应用
1. 高分子材料热稳定性评价 （1）简单的相同条件比较法
用TG确定聚合物相对稳定性
（2）关键温度表示法
热发声法（Thermosonimetry） 热声学法（Thermoacoustimetry）
热分析技术应用综述
热分析技术应用综述热分析技术是一种广泛应用的技术，可以用来分析物质的物理性质和化学成分。
它主要应用于医药、食品、能源、化学、材料和环境等多个领域，研究各种物质的物性和热分析过程。
本文综述了热分析技术在上述几个领域的应用，以期深入探索热分析技术的特性、原理和未来的发展方向。
1.药领域热分析技术在医药领域的应用越来越广泛，主要用于药物研究及药物质量控制。
热分析可以帮助分析药物的比热、比释放、溶解度和压缩性等性质，为药品质量控制提供重要依据。
此外，热分析技术还可用于检测药物作用机制，评估药物添加剂对溶解度、稳定性及粉末流动性的影响，研究药物的合成过程，以及实现基于温度的无创检测。
2.品领域热分析技术在食品加工上有着广泛的应用。
目前，热分析可以帮助分析食品的水分含量、活性物质含量、油脂含量、脂肪氧化、新陈代谢及热物性等特性，并对对食品的安全性、品质和有效成分进行可靠的检测。
此外，热分析技术还可用于分析食品加工中的热处理效果，理解食品加工的微观结构特征，以及检测低温保存时食品中活性物质的传递及稳定性。
3.源领域在能源领域，热分析技术可用于燃料、煤、石油、天然气等燃料分析，以及热力能源的储存与利用。
由于热分析能够精确分析燃料和热源的燃烧特性，它不仅可以用于检测和验证燃料的成分，还可用于评估燃料的发动机性能，帮助改善燃料的发动机效率和热力能源储存利用系统的效率。
4.学领域热分析技术在化学领域被广泛应用，它可以用于分析液体、固体、气体和复合物等物质。
热分析可以用于分析化学反应物的比热、比释放、溶解度和压缩性等性质，探索化学反应机理，评价反应物的热分解特性，研究复合物的热分解规律，检测不同化学物质的热安定性，以及求解各类化学反应中反应物之间的相互作用等。
5.料领域热分析技术可以用于材料性能等热分析测试，以分析构成材料的特性，它可以用于分析材料的吸收热量、比热、比释放、溶解度和压缩性，以及多元材料的热性能分析。
此外，热分析技术还可以评估材料的耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗老化能力以及材料制造过程中的热安定性等，从而帮助研究和开发新型材料。
热分析技术应用综述
热分析技术应用综述热分析技术是一种刻画各种物质的有效地方法，它已经发展成为学术界和工业领域中有用的工具，可以用来实验性地研究物质的性质，从分析的结果中获得值得考虑的信息。
热分析技术的应用被广泛用于药物分析、材料性能评估、环境调查和纳米材料的研究等领域。
一、热分析技术种类热分析技术包括热重分析（TGA）、热释放分析（DSC）、熔点分析和熔融指数（MFI）等。
热重分析系统，能够测定样品固体、液体、蒸气状态下的温度、湿度、氧化还原状态及淀粉状态等，其应用广泛。
释放分析是一种物质的热响应的分析方法，可测定温度和物质的吸热或放热性质，可以用来评估材料的热力学性质、产品的稳定性、反应的活性、测定水分含量等。
熔点分析可以测定物质的熔点和熔融指数，可以用来评估材料的热力学性质、测定水分含量、纯度以及有机化合物的结构表征等。
二、热分析技术在药物分析中的应用热分析技术在药物分析中可以用来分析药物的热稳定性、药物的熔点、药物的湿敏度、药物的晶型以及药物的水分含量等。
热重分析系统可以测定药物的水分含量，分析结果可以提供有关药物成分在极端环境下的稳定性等方面的信息。
热释放分析可以测定药物分子的收热与释热特性，以评估它们的稳定性和反应活性；同时可以使用熔点分析系统来测定药物的熔点，并通过药物熔点和熔融指数，分析药物的结构特点、稳定性和对外界环境的影响。
三、热分析技术在材料性能评估中的应用热分析技术在材料性能评估中的应用可以帮助分析材料的热容量、热收缩率、热膨胀率、热导率和热质量等，这些特征可以用来评估材料在温度变化时的变形性能。
热重分析系统可以分析材料的湿敏性、放热特性和热力学性能；热释放分析可以分析材料的热能、热容量和热收缩率；熔点分析系统可以分析材料的熔点、熔融指数和热膨胀率等。
四、热分析技术在环境调查中的应用热分析技术在环境调查中的应用有多方面的研究。
一方面，它可以用来分析污染物、污水、废物和空气中的有害物质，通过分析结果了解污染物在温度变化下可能出现的变化，从而进行防治工作。
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。
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l t t 分析技术的应用领域， 热分析逐渐成为塑料、 橡胶、 树脂、 涂料、 测量法和 DIL (Di a ome r y ) 热膨胀测量法，其中热机械测 食品、 药物、 生物有机体、 无机材料、 金属材料和复合材料等领 量法测量原理是通过给样品加温控制，施加一定的机械力，观 域。并且成为研究开发、工艺优化和质检质控的必不可少的工 察样品的尺寸变化随温度或时间的变化函数。如果所加的机械 力可以忽略，样品的尺寸变化只是由温度引起的变化则可以认 具。 热分析的定义是在 1977 年在日 本京都召开的国际热分析协 为是 DIL 热膨胀测量。 目 前这些热分析方法已经广泛的应用到研究金属、陶瓷、 会 ( I C T A ) 第七次会议上诞生的，当时给热分析下定义 为: 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度 复合材料、涂层材料、耐火材料、高分子材料的科研、生产 的关系的一类技术。因此许多与热物理性质有关的分析方法都 领 域 。 归属的热分析方法当中。 3. 热分析仪器发展现状 随着电子技术和工艺以及机械工艺的发展， 用来实现热分析 2. 目 前通用热分析方法及测量原理 方法的热分析仪器推陈出新， 前国内外的新的热分析仪器基本 目 目 前通用的热分析方法有 : 数据 2. I DSC (DSC 一Dif r f ial s annl眼 c lorlmeter ) ， 都采用了高精度的采集系统取代原有的低位 A/ D 采集器， e t f el c a s 的传输线越来越节约， 大大减少了信号之间由于线路复杂造成的 D S C 全称差示扫描量法，分为功率补偿式 (P o w e r 采用先进的电子芯片和焊接工艺，硬件集成度越来越高。 Compensat ion ) 和热流式 (Heat flow )。后者属于DT A 原 干扰， 分析参数丰富， 界面友好， 数据的分析 理 (在 DT A 里介绍) 。其中功率补尝式DS C 的测量原理是给 采集软件的设计功能强大， 自 对策两样品 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 通过软件编程对应的算法， 动显示数据分析结果， 使用计算机和打印机配合取代原有 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 的分析和操作更方便更直观。 软件记录的曲线更容易保存和输出。 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 的记录仪， 在仪器的机械结构上，国内已经出现了机、电、气氛一 功率的方法达到两样品时时保持相同温度。 功率补偿式 DS C 在定量测量热量方面比差热分析法好得 体化的热分析仪器，使得结构更紧凑 ，不仅外观美观，更重 多，能够直接从曲线峰面积中得到试样放热量 ( 或吸热量) ， 要的独立部件减少，增强了仪器工作的稳定性和可靠性，在样 品装载上，国外仪器已经实现了自 动装载样品，减少了人为操 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 作引起的误差，实现了全 自动化。 法更精确 。 随着电子技术和机械工艺的进一步发展，未来的热分析仪 2.Z TG(Thermogravimetr Analyzer ) 热重分析法， c i s 热 动化、外观美观和结 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 器必然会朝着高精度、高灵敏度，全 自 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 构紧凑型的方向发展。 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 参考文献 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 1. 【 热分析】神户博太郎 日 化学工业出版社 197 . 8 9 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。 2 .[实用热分析] 于伯龄. 姜胶东. 纺织工业出版社 199 . 3 0 2 . 3 DT A 一 Micr ocumPut er Differ en t ial T h er mal 3. [热分析] 蔡正千 高等教育出版社 199 . 8 3 AnalyZ r 差热分析法， es 差热分析法是应用最广广泛的一种热分 4. 1 常用热分析仪器1 徐国华 袁靖 上海科技出版社 1 9 . 90 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 5 . [热分析仪器使用说明书1 北京恒久科学仪器厂 品同时放在相同的环境中同时升温，其中参考样品孙利杰
( 内蒙古兴安盟质量计量检测所
内蒙古乌兰浩特 137 00 4 )
摘 要:本文综述了目 前国内外通用的热分析方法和分析原理，以及热分析中常用的热分析仪器的发展现状，对热分析仪器从软件 和硬件两方面指出了的未来发展趋势。 关键词: 热分析 分析原理 热分析仪器 中图分类号 : T H 83 文献标识码 : A 1. 前言 热分析的起源可以追溯到 1 9 世纪末。第一次使用的热分 析测量方法是热电偶测量法， 7 年法国勒 撒特尔第一次使用 188 热电偶测温的方法研究粘土矿物在升温过程中热性质的变化。 此 后，热分析开始逐渐在粘土研究、 矿物以及合金方面得到应用。 电子技术及传感器技术的发展推动了 热分析技术的纵深发展， 逐 渐产生了D T A (Dllf r t a Tller a Anal z r 技术. 根 ee il n ml ye) 据 物 质 在 受 热 过 程 中 质 量 的减 少 ， 产 生 了 T G 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 后获取温度差出现时刻对应的温度值 ( 引起样品产生温度差的 温度点) ，以及整个温度变化完成后的曲线面积，得到在本次 温度控制过程中被测样品的物理特性变化过程及能量变化过程。 以上三种测量法是热分析中最常用的分析方法。此外，热