TG测试条件
TG,DSC,TEM
一．热分析TG热重分析（Thermogravimetric Analysis，TG或TGA），是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。
TGA在研发和质量控制方面都是比较常用的检测手段。
热重分析在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。
基本原理是: 样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量，这个微小的电量经过放大器放大后，送入记录仪记录；而电量的大小正比于样品的重量变化量。
当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。
这时热重曲线就不是直线而是有所下降。
通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质。
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。
热重分析通常可分为两类：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。
【微商热重分析（DTG）：TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。
以物质的质量变化速率（dm/dt）对温度T（或时间t）作图，即得DTG曲线。
】{ 变位法—重量与倾斜角度成正比。
零位法—重量与到达零位所需的磁力成正比。
}——半定量基本仪器：⒈试样支持器；⒉炉子；⒊测温热电偶；⒋传感器；⒌平衡锤；⒍阻尼和天平复位器；⒎热天平【天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分】；⒏阻尼信号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。
2. 差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度
差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度一、实验目的2、了解DSC法测定T g、T m、结晶度的基本原理。
3、熟悉DSC Q20型差示扫描量热仪的操作。
4、掌握DSC法测定聚合物T g、T m、结晶度的实验技术。
二、实验原理示差扫描量热法（DSC）指在相同的程控温度变化下，用补偿器测量样品与参比物之间的温差保持为零所需热量对温度T的依赖关系。
DSC谱图的的纵坐标为单位质量的功率(mW/g)。
示差热分析利用了装置在试样和参比物下面的两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热反应而出现温度差△T时，通过差热放大和差动热量补偿使流入补偿丝的电流发生变化。
当试样吸热时，补偿使试样一边的电流(Is)立即增大；反之，在试样放热时则是参比物一边的电流增大，直至两边热量平衡，温度△T差消失为止。
试样在热反应时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，补偿的功率则反应了对应转变发生的程度，能定量表达。
升温曲线（heating)：当温度达到玻璃化转变温度时，样品的热容增大，需要吸收更多的热量，基线发生位移，玻璃化转变一般都表现为基线的转折（向吸热方向）；如果样品能够结晶，并且处于过冷的非晶状态，那么在T g以上可以进行结晶，结晶是放热过程，会出现一个放热锋（T c）；进一步升温，晶体熔融（吸热过程），出现吸热峰，对应熔点（T m）；再进一步升温，样品可能发生氧化、交联反应而出现热效应，最后样品也会发生分解，DSC一般不进行熔融以后的测试。
结晶度：样品测得的熔融热；样品100%结晶的熔融热（PET为140J/g or 26.9KJ/mol，PP为207J/g or 8.7KJ/mol）三、实验试剂和仪器1、主要实验试剂聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）粒料等规聚丙烯（PP）粒料2、主要实验仪器DSC Q20型差示扫描量热仪1、试样制备取PET或PP样品5-10mg称重后放入铝坩埚中，用铝坩埚盖盖好，压紧，并用钢针在坩埚上扎一个洞，防止样品溅出而污染样品室。
DSC测试覆铜板PCB玻璃化转变温度Tg和固化因子
DSC测试覆铜板PCB玻璃化转变温度Tg和固化因子本文介绍了用差示扫描量热仪(DSC)测试覆铜板PCB玻璃化转变温度和固化因子ΔTg。
印刷电路板（PCB,Printed Circuit Board）是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体。
PCB的树脂成分发生玻璃化转变时，PCB的整体力学性能和介电性能大幅减弱，故此PCB需要足够高的Tg。
DSC是测试Tg最为普遍的一种热分析手段，在发生玻璃化转变的过程中，样品的比热会出现特征性变化，即在DSC 曲线上表现出台阶式的转变。
玻璃化转变温度Tg就是高分子聚合物最重要的特征性能之一，是FR-4基材等级最常见的划分方式之一，也是IIPC-4101《刚性及多层印制板基材规范》中最重要的性能指标之一。
通常认为，玻璃化转变温度越高，层压板的可靠性越高。
PCB使用DSC玻璃化转变温度测试标准可参考IPC-TM-6502.4.25。
除了玻璃化转变温度以外，固化度也会影响材料的使用温度、强度、膨胀系数、失效情况等性质。
由于增强材料和其他填料的存在，PCB 无法像聚合物基体材料一样通过测量残余固化热来判断固化程度。
大量的研究和实践经验表明，Tg强烈依赖于固化程度。
因此可以将材料再次经历固化条件，对比再次固化前后的Tg变化，得出固化程度的结论。
IPC-TM-6502.4.25，将再次固化前后的Tg分别定义为Tg1和Tg2，将两次Tg之差（Tg2-Tg1）定义为固化因子ΔTg。
为了便于比较，标准还规定，以玻璃化转变台阶的中点或拐点温度作为Tg。
图1为某覆铜板PCB的DSC玻璃化转变温度结果。
第一次加热的Tg1为133.3℃，第二次加热的Tg2为136.2℃。
由此可以获得固化因子ΔTg为2.9℃。
图1HS-DSC-101A测试某覆铜板DSC结果环氧体系的PCB，目前行业中标准认为ΔTg大于5℃时，材料的固化程度不完全，需要提高固化程度；当ΔTg小于5℃时，产品固化完全。
但要注意，即使ΔTg<0，材料也是固化完全的。
pmma的tg温度
PMMA的TG温度1. 介绍PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是一种常见的透明塑料，具有良好的透光性、耐候性和机械性能。
在工业和日常生活中广泛应用，如光学器件、建筑材料、电子产品外壳等。
TG温度是评估塑料材料热稳定性的重要参数之一，本文将详细介绍PMMA的TG 温度及其相关知识。
2. TG温度的定义TG温度（Glass Transition Temperature）是指在升温过程中，塑料材料由玻璃态转变为橡胶态的临界温度。
在玻璃态下，聚合物分子呈现出高度有序排列，具有较高的硬度和脆性；而在橡胶态下，聚合物分子呈现出无序排列，具有较低的硬度和韧性。
3. TG温度的影响因素3.1 聚合物结构聚合物的化学结构对TG温度有重要影响。
对于PMMA而言，其主要由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成，聚合物链上的侧链结构也会影响TG温度的高低。
3.2 聚合度聚合度是指聚合物链上重复单元的数量。
聚合度越高，链段之间的相互作用力越强，TG温度也相应提高。
3.3 添加剂添加剂的种类和含量也会对TG温度产生影响。
常见的添加剂包括增塑剂、稳定剂等，它们会改变聚合物链的相互作用，从而影响TG温度。
3.4 加工工艺加工工艺对聚合物的链结构和有序性有一定影响，进而影响TG温度。
不同的加工方法，如注塑、挤出等，会对聚合物链的排列方式产生影响。
4. TG温度的测试方法4.1 差示扫描量热法（DSC）差示扫描量热法是一种常用的测试TG温度的方法。
通过测量样品在升温过程中的热容变化，可以得到TG曲线，从而确定TG温度。
4.2 动态力学热分析法（DMA）动态力学热分析法也可以用于测试TG温度。
通过在不同频率下施加小振幅力，测量样品的应力-应变响应，可以得到材料的机械性能和玻璃态-橡胶态转变的温度。
5. PMMA的TG温度PMMA的TG温度通常在70-105℃之间，具体数值取决于聚合物的结构、聚合度和加工工艺等因素。
一般来说，PMMA的TG温度较高，表明其热稳定性较好。
材料测试 热重分析TG
在流动气氛中进行TG测定时，流速大小、气氛纯度、进 气温度等是否稳定，对TG曲线都有影响。一般，气流速度大， 对传热和逸出气体扩散都有利, 使热分解温度降低。对于真空 和高压热天平，气氛压力对TG也有很大影响。
6.2.1热重分析仪器及原理图
➢热重分析仪（TG-50/50H）
耐震性强，无须选择设置场所 可进行高灵敏度测定 TG的基线极为稳定 温度范围：
室温～1000℃/1500℃ 最大样品量：1g
热重法不能称热重分析（TGA）， 记录的曲线称为热重曲线或TG曲线， 不能叫作热谱图（Thermogram）。
目前，解释曲线最现实的办法就是把热分析与其它仪器 串接或间歇联用，常用GC、MS、FTIR、X光衍射仪等对逸 出气体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线的 分析，从而推断出反应机理。
➢方法和技术的多样性
热分析分类
加热 物质 冷却
热量变化 重量变化 长度变化 粘弹性变化 气体发生
热传导 其他
-2.0
600
100
5
A
4
3
2
1
1 PVC 2 PVC/10HINs 3 PVC/20HINs 4 PVC/30HINs 5 PVC/40HINs
200
300
400
500
600
Temperaturet(/℃)
图2 PVC及PVC/HNTs复合材料 在氮气氛围的微分热失重曲线
最大失重速率峰对应温度随着填料（HNTs）用量而增加,说明热稳定性增加。
6.2.2热重图谱解析
DTA、DSC、TG、DTG测试方法和表征专题培训课件
（3）研究高聚物中单体含量对Tg的影响
聚甲基丙烯酸甲酯的差 热曲线，可以明显看 出，PMMA的MMA 含量不同则曲线形状 不同，玻璃化温度随 MMA含量的增加而 降低
（4）共聚物结构的研究
用分析手段测定共聚物的热转变，可借以阐明 无规，嵌段共聚物的形态结构。
在差热曲线出现两个峰，表明是嵌段乙丙共聚物，一个峰
试样较好。例如a.空的
坩埚b.0.2克c.0.6克
（2）样品粒度、形状和装填的影响
颗粒过大的试样会爆裂而造成TG曲线 形状异常。 样品的装填方式对TG有影响，主要是 改变了热传导及质量传递性能。样品 装填越紧密，接触越好，有利于热传 导。
（3）试样性质的影响
试样的比热、导热性和反应热对热重 曲线都有影响
3.4TG, DTG在高分子科学与工程中应用
TG, DTG 的定量性强，能准确测定物质的变 化速率
近年来在冶金学、漆料及油墨科学、制陶学、 食品工艺学、无机化学、有机化学、生物 化学及地球化学等学科中，热重法都有广 泛的应用。
热重法在高分子行业主要用来评估: 高分子材料的热稳定性 添加剂对热稳定的影响 氧化稳定性的测定 含湿量和添加剂含量的测定 反应动力学的研究和共聚物 共混物体系的定量分析 聚合物和共聚物的热裂解 热老化的研究等等
（6）用DSC直接计算热量和测定结晶度
DSC谱图具有热力学函数意义，因为 (dH/dt)/(dT/dt)=dH/dT=Cp(比热容)
dH/dt为DSC谱的纵坐标， dT/dt为升、降温 速率（在DSC实验中一般为定值），故纵 坐标的高低表明了此时样品比热的相对大 小。
用DSC法求得的熔融热可计算结晶性高聚物 的结晶度。
2.3.2操作条件方面的影响
热分析原理及其在聚合物研究中的应用-TG
38
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
PMMA热稳定性差的原因是由于其分子 链中靠季碳的键较易断裂所致；
H CH3
(C C)n HC
O O CH3
1/31/2023 8:12 PM
39
PMMA、LDPE、PTFE三种 聚合物TG曲线形状相似
只有一个失重阶段，可以完全分解为挥发性组份
如果配合其他测试手段(如GC)分析，便会发现分 解机理不同。PMMA和PTFE几乎全部分解为单 体，属于解聚
1/31/2023 8:12 PM
43
网型 梯型 半梯型 螺旋型
交联结构
1/31/2023 8:12 PM
44
苯乙烯-二乙烯基苯交联共聚物
m/% 100
100%
50
50%
0%
10%
0
200
400
600
T/oC
随二乙烯基苯含量 1/31/2023 8:12 PM ，交联密度 ，热稳定性 45
4.1.3 阻燃剂对材料热稳定性的影响
样品尽可能均匀； 粒度越细越好； 大块样品研磨成细粉
1/31/2023 8:12 PM
13
3.3 样品盘
惰性材料（铂金、陶瓷、石英、玻璃、铝等）
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（不适合含P，S和卤素的样品）。
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样品盘
磁铁
热电偶
1/31/2023 8:12 PM
挡板
光电管
平衡砝码盘
微电流 放大器
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4. TG的应用
1/31/2023 8:12 PM
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ISO11358中文
国际标准ISOISO 11358:1997塑料高聚物的热重分析法（TG）一般原则1范围此国际标准指出了使用热重技术分析聚合物的一般条件。
它适用于液体或固体。
固体材料可为丸状、颗粒状或粉末状。
另外，缩至适当样品尺寸的制品形状亦可通过本方法进行分析。
热重法可被用来测定聚合物的分解温度和速率、并同时测量其中所含挥发物、添加剂和/或填料的数量。
可在动态模式（编程条件下质量随着温度或时间而变化）或在等温模式（恒温时质量随着时间而变化）下执行热重测量工作。
2标准参考文献经本文引用、且标准中所包含的下列规定构成了此国际标准的规定，且标准发布时所示的版本为当时的有效版本。
所有的标准都面临修正；并且我们鼓励基于此国际标准达成协议的各方调查以下所示最新版标准施行的可行性。
IEC和ISO成员都持有当前有效的国际标准的记录。
塑料—调节和测试的标准环境3定义以下定义适用于此国际标准的宗旨：3.1 热重法（TG）：本技术将试样的质量作为温度或时间的函数进行测量；此时试样受制于一种温控程序。
3.2 动态质量变化的测定：本技术旨在获得试样质量随温度T的变化记录；此时，温度T正以一种编程率进行变化。
3.3 等温质量变化的测定：本技术旨在获得恒温T条件下试样质量随时间t的变化记录。
_____________________1) 即将发布（ISO 291 :1977修正版）3.4 TG曲线：所绘制的热重曲线以试样的质量为y轴纵坐标、温度T或时间t为x轴横坐标。
3.6差示扫描量热法（DSC）：本技术旨在将试样和参考样品内的热通量（能）差作为温度和/或时间的函数进行测量；此时，试样和参考样品都受制于一种温控程序。
3.7差热分析（DTA）：本技术旨在将试样和参考样品之间的温差作为温度和/或时间的函数进行测量；此时，试样和参考样品都受制于一种温控程序。
3.8居里温度：一种铁磁材料从铁磁态转向顺磁性态时（反之亦然）所处的温度。
3.9样品：用来代表整体的一小部分或部分散装材料/批量产品。
TG和DSC使用简明教程
TG/DSC使用教程本教程具体分为5个部分：1.选择坩埚；2测量；3关机程序；4注意事项；5坩埚清洗，希望操作者认真仔细阅读，如有不理解者，敬请咨询马传国老师！一、选择坩埚：使用之前必须选择合适的坩埚，这个跟自己使用的样品性质有关系选择时，需按照如下作为参考：A:白金坩埚1.1、下列物质将损坏白金坩埚：●卤素（Cl2，F2，Br2），王水●Li2CO3 [CO2释出之前]●SiC，[1000℃以上]●FeCl3●Be 铍合金[在熔点以上即开始挥发]●HCl与氧化性物质（如铬酸，锰酸盐，三价铁盐，熔融盐）混合●还原性气氛●Pb，Zn，Sn，Ag，Au，Hg，Li, Na, K, Sb, Bi, Ni, Fe, steel, As, Si（形成合金）●P磷, B硼●Se 硒[320℃以上（建议在测试完成后立即冷却并移去样品，以防止硒的挥发）]●金属氧化物与还原性物质如C、有机物或H2等混合●S（使坩埚表面粗糙）●碱金属的氢氧化物，碱金属的碳酸盐、硫酸盐、氰化物以及碱金属绕丹宁酸[较高温度下]●KHSO4 [较高温度下]●碳黑或单体碳[1000℃以上]●SiO2[还原性条件下]●HBr, KCN氰化钾溶液[较高温度下]●耐高温氧化物[1000℃以上]1.2.白金坩埚对下列物质不具备抵抗力：●KNO3与NaOH混合物[700℃无空气存在情况下]●KOH与K2S [700℃无空气存在情况下]●LiCl [600℃下]●Na2O2[500℃无空气存在情况下]●MgCl2，Ba(NO3)2[700℃下]●HBr，HI，H2O2（30%）与HNO3[100℃下]●KCl（熔融过程中的分解产物具有破坏性。
熔点：768℃）1.3、白金坩埚对下列物质抵抗力有限：●KHF2，LiF，NaCl [900℃下]●NaOH与NaNO3的混合物[700℃无空气存在情况下]B、氧化铝坩埚1.4、下列物质将损坏氧化铝坩埚：●N2在碳的存在下：形成AlN，因此在氮气气氛中将碳黑加热值较高温度下是危险的●F2：将形成AlF3与O2●Cl2：在700℃以上形成AlCl3●S：与液态硫不反应，若气相中存在碳，则在较高温度下形成硫化物。
塑料件脆化温度执行标准
塑料件脆化温度执行标准1.测试方法塑料件脆化温度的测试应采用动态热机械分析法（DMA），该方法通过在试样上施加振动力场，并测量其在不同温度下的动态力学性能，来确定试样的玻璃化转变温度（Tg）和脆化温度。
2.温度范围测试温度范围应根据被测塑料件的材料类型和用途进行选择。
通常情况下，温度范围应至少包括室温、玻璃化转变温度以上和脆化温度以下等几个关键温度点。
具体的温度范围应在实验条件中明确规定。
3.试样要求试样应具有代表性，能够反映塑料件的整体性能。
试样尺寸和形状应根据标准规定或实验要求进行选择。
试样应清洁干燥，无杂质和气泡，且应具有足够的强度和刚度，以保证测试结果的准确性。
4.实验条件实验条件包括测试温度、升温速率、振动频率、振幅等。
这些条件应根据材料类型和测试要求进行选择。
实验条件应在测试开始前进行设定，并在测试过程中保持恒定。
5.结果判定脆化温度应根据试样的动态力学性能曲线进行判定。
通常，脆化温度可定义为试样在动态力学性能曲线上弹性模量急剧下降的起始温度点。
此外，还应记录试样的储能模量、损耗模量、相位角等参数，以便对试样的脆化行为进行更全面的分析。
6.重复性验证为了确保测试结果的准确性和可靠性，应对同一试样进行多次测试，并计算结果的平均值和标准偏差。
如果标准偏差过大，则应检查测试条件和操作过程，以确定是否存在误差源。
此外，还应对不同批次和不同来源的试样进行对比实验，以评估测试方法的重复性和再现性。
7.适用范围本标准适用于各类塑料件的脆化温度测试，包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯等常见塑料材料。
对于具有特殊性能或用途的塑料材料，应根据具体情况对测试方法和条件进行调整。