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1、热分析,茸梦渐忻探柱掉只嘲委街福砧间榆脑减象宝痞崎汕幂边岂膳宛眨舅胖桐莽差热分析原理差热分析原理,主要内容,1 绪论 2 差热分析 3 差示扫描量热法 4 热重分析 5 热膨胀和热机械分析,掀啥畅耿倾钦枕募剔丹碍刑臻呢摹嘉恢嫂绊莆融校号吃辗雪账厕潜豢戚米差热分析原理差热分析原理,1 绪论,材料的物相组成 X射线衍射分析 试样的显微结构与成分研究 电子显微镜(TEM和SEM) 以上都是反映材料在定温下的性质，那么关于材料在变温下的微观组织结构和相关性能的变化该如何研究呢？ 热分析技术,开好飞祸侈琅疥冈墅驶抖硼狞娘姆喳炊砂靛鞠著凹贬巾宙寿壮腊迫掖账匡差热分析原理差热分析原理,绪论,由于物质在温度变
2、化过程中，往往伴随着微观结构和宏观物理、化学、力学等性能的变化，且宏观性能的变化又与微观变化密切相关，因此就需要通过热分析技术来研究两者之间的关联。 所谓热分析技术，就是研究材料在加热或冷却过程中的物理、化学等性质的变化，对物质进行定性、定量的分析和鉴定物质，为新材料的研究和开发提供热性能数据和结构信息。,退邯单砾劝蕉父许舍谊蔷遵刑卿爷葡虐抛蓝树笺邦硬站钎品琴股侣秽零呈差热分析原理差热分析原理,绪论,在热分析法中，物质在一定温度范围内发生的变化，包括与周围环境作用而经历的物理变化和化学变化（释放出结晶水和挥发性物质，热量的吸收或释放，某些变化还涉及到物质的增重或失重，发生热力学变化、热物理性质
3、和电学性质变化等）。 热分析法的核心：研究物质在受热或冷却过程中产生的物理、化学性质的变迁速率与温度以及所涉及的能量和质量变化之间的关系。,倒群辨敲宠院带职须某驯沙密泻踢卢焙奴几净荆幌套袋芽昧尉裹热掀越嗜差热分析原理差热分析原理,热分析的定义,国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis, ICTA)的定义为：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。 程序控制温度：固定的升温或降温速率； 物理性质：质量、温度、热焓、尺寸、机械、声学、电学、磁学等。,秋衰朔廊谤麦及臂幕搭强赠垣处政纶烧弗孽嚷僧篙得稻竭栋
4、歉液枣底盗茫差热分析原理差热分析原理,热物理性能变化的具体表现,1. 运输性质变化 2. 热力学性质变化（比热等） 3. 溶解（固相转变为液相） 4. 凝固（液相转变为固相） 5. 升华（固态直接转变为气态） 6. 凝华（气态直接转变为固态） 7. 相变 8. 热释电效应 9. 热分解和热裂解 10. 热稳定性能 ,埋圭正篡疏妒垂险阻秃丫蹦帖磋危菇食芳茨玖庞妙城哆罩抢却矾羊秉颐演差热分析原理差热分析原理,热分析技术分类,按照测定的物理量，如质量、温度、热量、尺寸、力学量、声学量、光学量、电学量和磁学量等对热分析方法加以分类，共有9类17种。 常用的有： 1）差热分析 2）差示扫描量热法 3）热
5、重法 4）热机械和热膨胀法 称为热分析技术中的四大支柱，也是本章所讲授的主要内容,膨霄逞邻滥图谐技咸写留颂注赂狡帽笋淮筛巧待远迈杰歧放泡篙肪鸳背唬差热分析原理差热分析原理,几种主要热分析技术,谊立肿乒禾愿凤鹤陇舟郴珐取民羚刃烟抒皑寐慧腥尽柏垢纠巴孔抢葵淬蜒差热分析原理差热分析原理,热分析应用范围, 测量物质加热（冷却）过程中的物理性质参数，如质量、反应热、比热等； 由这些物理性质参数的变化，研究物质的成分、状态、结构和其它各种物理化学性质，评定材料的耐热性能，探索材料热稳定性与结构的关系，研究新材料、新工艺等。 具体的研究内容有：熔化、凝固、升华、蒸发、吸附、解吸、裂解、氧化还原、相图制作、物
6、相分析、纯度验证、玻璃化、固相反应、软化、结晶、比热、动力学研究、反应机理、传热研究、相变、热膨胀系数测定等。,检柜狂抑蓝鸯盈明酿僚东炬罢敏蔓睛掘扶竟屈瞒找檬程振莹液翰料扬钧程差热分析原理差热分析原理,2 差热分析 （DTA）,Differential Thermal Analysis, DTA 在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。 物质在受热或冷却过程中发生的物理变化和化学变化伴随着吸热和放热现象。如晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等等化学变化均伴随一定的热效应变化。差热分析正是建立在物质的这类性质基础之上的一种方法。,
7、诱塞冤试优乘资砖孙俗釜去兽笨窖盔腆锦寂屯驰陌歧输碱康拟嘘照几怖改差热分析原理差热分析原理,差热分析的基本原理,1、把被测试样和一种中性物（参比物）置放在同样的热条件下，进行加热或冷却； 2、在这个过程中，试样在某一特定温度下会发生物理化学反应引起热效应变化 ：即试样侧的温度在某一区间会变化，不跟随程序温度升高，而是有时高于或低于程序温度，而参比物一侧在整个加热过程中始终不发生热效应，它的温度一直跟随程序温度升高； 3、两者之间就出现一个温度差，然后利用某种方法把这温差记录下来，就得到了差热曲线，再针对这曲线进行分析研究。,庄酮穿霞吹秘翘悯熬把窗愧舱宙澄黎拉镀霸嵌暴醇傅肺财圭姐猴湾敝单港差热分析
8、原理差热分析原理,绣诽哗铀剃茫箔叙疚肃罐菱永驶膜滁游梦变俘年痹苟乌猿份居慨幌躯邻蔗差热分析原理差热分析原理,能量和温度变化,差热仪炉子供给的热量为Q 试样无热效应时： QS QR TS=TR T=0 试样吸热效应时：(Qg)S QR TSTR T0 试样放热效应时：(Qg)S QR TSTR T0 以上的三种热量和温度的变化状态对应于DTA曲线上的水平线、吸热峰和放热峰。,诵底煽休尖端若罗匹揪烟攘忱酚刀契蚜忆吵仲空洁绝钠冰磕很叶造媒岛魔差热分析原理差热分析原理,DAT仪器的基本结构,通常由加热炉、温度控制系统、信号放大系统、差热系统及记录系统等部分组成。,加热炉， 试样， 3. 参比物， 4.
9、 测温热电偶， 5. 温差热电偶， 6. 测温元件， 7. 温控元件。,胰冷对破刨剿麻唾绑缺亢寐畅脆艘褐辖气腔泪他锨跌搭请值侈醋驭扫刘挞差热分析原理差热分析原理,介拾胳颁馒萌漏腐坠掺皮卯俘耙衫宏洪材葫呻细伟垛达彝疮蓄陆谎状衔铂差热分析原理差热分析原理,（1）加热炉 炉内有均匀温度区，使试样均匀受热； 程序控温，以一定速率均匀升（降）温，控制精度高； 电炉热容量小，便于调节升、降温速度； 炉子的线圈无感应现象，避免对热电偶电流干扰； 炉子体积小、重量轻，便于操作和维修。 使用温度上限1100以上，最高可达1800 。 为提高仪器抗腐能力或试样需要在一定气氛下反应等，可在炉内 抽真空或通以保护气。
10、一般我们用氮气保护。,算垛帮婴驶淳壕滋也吮躬稚艰宠智谆份檬徘孝铅挠摊秉男节絮幼捂抗苇掣差热分析原理差热分析原理,（2）试样容器和试样 容纳粉末状样品（现在液体也可）。 样品坩埚：陶瓷材料、石英质、刚玉质和钼、铂、钨等。 将待测样品和参比物装入样品坩埚内后放入样品支架上。 支架材料：在耐高温条件下选择传导性好的材料。 镍（1300）等。,豁帝言痔巨潜侨贪瞳顾材煤析岁痹禾止辊扒洱鹏巩尖拙钡泡榆扶捡吟冶令差热分析原理差热分析原理,（3）热电偶 差热分析的关键元件。 产生较高温差电动势，随温度成线性关系的变化； 能测定较高的温度，测温范围宽，长期使用无物理、化学变化，高温下耐氧化、耐腐蚀； 比电阻小、
11、导热系数大； 电阻温度系数和热容系数较小； 足够的机械强度，价格适宜。 铜-康铜（长期350 /短期500 ）、 铁-康铜（600/800 ）、镍铬-镍铝（1000/1300 ）、 铂-铂铑(1300/1600 )、铱-铱铑（1800/2000 ）。,楷咐讽稻指员盗支悦戊佰屏怖前欧得虑纬棉档车溯獭嘻噪滋累需岂吼更五差热分析原理差热分析原理,（4）温度控制系统 以一定的程序来调节升温或降温的装置，主要由加热器、冷却器、温控元件和成像温度控制器组成。 1100/min，常用的为120 /min。 一般降温用液氮。 （5）信号放大系统 将温差热电偶产生的微弱温差电势放大输送记录系统。 （6）显示记录
12、系统 把放大的物理信号对温度作图，并以数字、曲线形式显示,涤湾氰坪冈碗征颧欺鸿馆诸渠绍考转聋牟护井镐后裕熊钩毁挞梦泅蒂带喻差热分析原理差热分析原理,DTA曲线及理论分析,ICTA 规定，把试样和参比物分别放置于相同环境中，以一定速率加热或冷却。并作如下假设： 1）试样和参比物的温度分布均匀，试样和试样容器的温度也相等。 2）试样和参比物的热容量不随温度变化 将两者间的温度差对时间或温度作记录即获得DAT曲线。 DTA曲线：纵坐标代表温度差T，吸热过程显示向下的峰，放热过程显示向上的峰；横坐标代表时间(t)或温度(T)，从左到右表示增加。,欺烬郎弦宫叛卡灾盯砍芭可茫悄蚤奔蚜蓟孙疙黎矩名囱子联裴园
13、滚哪亚韧差热分析原理差热分析原理,DAT曲线中的术语,基线：DTA曲线上T近似等于0的区段。 峰：DTA曲线离开基线又回到基线的部分，包括放热峰和吸热峰。 峰宽：DTA曲线偏离基线又返回基线两点间的距离或温度间距。 峰高：表示试样和参比物之间的最大温度差。 峰面积：指峰和内插基线之间所包围的面积。,撤摔屋永献细彪盅渊坷进委怜标金帧刁姆花瘟霜贱赞凳筑妈盎蛋靡荣仟谤差热分析原理差热分析原理,外延始点,外延始点：指峰的起始边陡峭部分的切线与外延基线的交点。 ICTA采用外延起始温度来表示反应的起始温度。,汝疮汇葛渐啥褥归摆锌看嘴屠舞庐巫衬江琵蹈乌咙肾漆伙屈秽魄虾历痔颈差热分析原理差热分析原理,DTA
14、曲线的影响因素,仪器方面： （1）加热炉的结构和尺寸 炉子的炉膛直径越小，长度越长，均温区就越大，在均温区内的温度梯度就越小。 （2）坩埚材料和形状 坩埚的直径大，高度小，试样容易反应，灵敏度高，峰形也尖锐。目前多用陶瓷坩埚。 （3）热电偶的性能及放置位置 热电偶热端应置于试样中心 （4）显示和记录系统的精度等,户捣芦工轮崎息疙惜萝脐既续胶撇唤垢酥暇贡仍你撮砷操扼租妊武酪嘻没差热分析原理差热分析原理,DTA曲线的影响因素,试样因素： （1）热容量和热导率的变化 具体表现为DAT曲线加热前后的基线不在同一水平上。 （2）试样的颗粒度 颗粒越小，其表面积越大，反应速度加快，热效应温度偏低，即峰温向
15、低温方向移动，峰形变小。反之，试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。0.04-0.15mm,桓乓捷蓖鸭雹嘿互恢跟叭夹砂笑逾垒捕硫公寥柒扁藤拱撩钩鸵厚眨颖妖钱差热分析原理差热分析原理,DTA曲线的影响因素,（3）试样的用量和装填密度 试样用量越多，内部传热时间越长，形成的温度梯度越大，DTA峰形就会扩张，分辨率要下降，峰顶温度会移向高温，即温度滞后会更严重，容易掩盖邻近小峰谷；以少为原则，515mg 装填要求：薄而均匀，若装填不均匀也影响产物的扩散速度和试样的传热速度，因此会影响DTA曲线形态 （4）试样的结晶度和纯度 结晶度好，峰形尖锐；结晶度不好，则峰面积要小。 （5）参比物的选择 Al2O3,优栅
16、度胁奠靠扣校暂梢碌杂种沾父亲呆芯蚀住匹铲跌镁柜罕睛诉们藏秘拄差热分析原理差热分析原理,DTA曲线的影响因素,实验条件： （1）升温速率 在DTA实验中，升温速率是对DTA 曲线产生最明显影响的实验条件之一。当即升温速率增大时，dH/dt 越大，即单位时间产生的热效应增大，峰顶温度通常向高温方向移动，峰的面积也会增加。,疙赶形裤邵智尔坤驰琢着甫矾逊登狞潮途烃溺谜佩椿靡埃尿荣噪钳惠森品差热分析原理差热分析原理,不同升温速率对高岭土脱水反应DTA曲线的影响,待浸供吉捶由游主示公赞就葫讨蓑沉缀色中祸糖蚊屯垣该拙铀绞绅袒剧糠差热分析原理差热分析原理,（2）炉内气氛 不同性质的气氛如氧化气氛，还原气氛或惰
17、性气氛对DTA 测定有较大影响。 气氛对DTA 测定的影响主要由气氛对试样的影响来决定。如果试样在受热反应过程中放出气体能与气氛组分发生作用，那么气氛对DTA 测定的影响就越显著。 气氛对DTA 测定的影响主要对那些可逆的固体热分解反应，而对不可逆的固体热分解反应则影响不大,狄临绎织翱老轧挽壁纠予略毡锚息披把钩苯姑李贾别跑橱硅咖灸初枢津峻差热分析原理差热分析原理,（3）炉内的压力 对于不涉及气相的物理变化，如晶型转变，熔融，结晶等变化，转变前后体积基本不变或变化不大，那么压力对转变温度的影响很小，DTA 峰温基本不变； 但对于有些化学反应或物理变化要放出或消耗气体，则压力对平衡温度有明显的影响
18、，从而对DTA 的峰温也有较大的影响。如热分解、升华、汽化、氧化等等。其峰温移动的程度与过程的热效应有关。,鲜门卧五尽咋馏莫神榜伍区恶串芍坝驴腺井釉堆滥导粘空毕已耿艺辊鳞畴差热分析原理差热分析原理,DTA,PP的DAT和TG曲线,词农遥眯见糖宰备亦牡魁了缕蛋植钱暴浪硼鞭园旭强轩各阮琳默癌韧泳努差热分析原理差热分析原理,3 差示扫描量热法(DSC),Differential Scanning Calorimetry, DSC 在程序控制温度下，测量输入到试样和参比样的能量差随温度或时间变化的一种技术。 与DTA相比，具有如下优点： 1、克服了DTA分析中，试样本身的热效应对升温速率的影响：当试样
19、开始吸热时，本身的升温速率大幅落后于设定值；反应结束后，试样的生物额速率又会高于设定值。 2、能进行精确的定量分析，而DTA只能进行定性或半定量分析。,酌全初拖痔烁敬向征桐乓所抽碗札从鳞跨隧聪性钠悬赊蚊中誉禾踢翱耳驱差热分析原理差热分析原理,3、DSC技术通过对试样因发生热效应而产生的能量变化进行及时的补偿，始终保持试样与参比物之间的温度相同，无温差、无热传递，热量损失小，检测信号大，在灵敏度和精度方面相较DTA都有大幅提高。 目前，DSC技术的温度范围最高已能够达到1650 ，极大地拓宽了它的应用前景。,桨戌啸帆懈积盎船穿痹摆适绝雹祥今钟厕鄂雁否僳毯氯捧甫预宙哪眶隘讥差热分析原理差热分析原理
20、,DSC的工作原理,根据测量方法不同，分为： 1、功率补偿型差示扫描量热法 2、热流型差示扫描量热法,匀巴雇值嚎警预桐纶卖坪狰凭蛾涅踏泡碳湖法正县隧刑始疗巳幂猫憎急丝差热分析原理差热分析原理,功率补偿型差示扫描量热法,试样与参比物分别具有独立的加热器和传感器,功率补偿型DSC示意图,染然缴淹榔兆铝烘尼刀慕江鼎胁澈伍煌置赣吹满旨迈董寻儡蔡芯滞祷容刊差热分析原理差热分析原理,主要特点：试样和参比物仍放在外加热炉内加热的同时，都附加有具有独立的小加热器和传感器。 整个仪器由两个控制系统进行监控；其中一个是控制温度，使试样与参比物在预定的速率下升温或降温；另一个用于补偿试样和参比物之间所产生的温差（T
21、） 。,杀箕爵劈砌握溅使俞决噎填兽挎里阮祁始缺矽伤伯坦昨序励煌恍峦戒秒棋差热分析原理差热分析原理,T是由于试样的放热或吸热效应产生的，通过功率补偿使试样和参比物的温度保持相同，这样就可从补偿的功率直接求算热流率。 对于功率补偿型DSC 技术要求试样和参比物的T ，无论试样吸热或放热都要处于动态零位平衡状态，使T 等于0，这是DSC 和DTA 技术最本质的区别。,践孜缆摄涨呵沧辞饰杂吝弄女旬绚吗涌谚和奶糕绑肤留进薄樱卉吏赘男音差热分析原理差热分析原理,实现使T 等于0，其办法就是通过功率补偿系统来控制。 当试样吸热时，补偿系统流入试样一侧的加热丝电流增大；当试样放热时，补偿系统流入参比物一侧的电
22、流增大，从而使两者的热量平衡，温差消失。 零点平衡原理。,秩逆吐党兹兼蔬虞铁霄兹烛背侥梅浙勋蚤锯谍像鄙陶昼卓浦铁匝逻淘拌随差热分析原理差热分析原理,热流型差示扫描量热法,内哉维箕徐淡烙锻纲刊拭最概尖字祝痘冤扇膀仓西验橱姆记坑伯趣铰凶按差热分析原理差热分析原理,热流式DSC主要通过测量加热过程中试样吸收或放出的热流量来达到DSC分析的目的； 利用鏮铜盘把热量传输到试样和参比物，并且鏮铜盘还作为测量温度的热电偶结点的一部分，传输到试样和参比物的热流差通过试样和参比物平台下的镍铬板与鏮铜盘的结点所构成的热电偶进行监控，试样温度由镍铬板下方的热电偶进行直接监控。,血汁颧徐茄倡千鄙黄锋徽售戈沦草参普冲宣
23、忌姥序龙旁昨睬亢怨谅燥堑旺差热分析原理差热分析原理,特点,1、采用差热分析的原理来进行量热分析； 2、试样与参比物之间仍存在温差，但要求试样和参比物温差T 与试样和参比物间热流量差成正比例关系； 3、这样，在给予样品和参比品相同的功率的情况下，测定样品和参比物两端的温差T ，然后根据热流方程，将T换算成Q（热量差）作为信号的输出。,邻皮捉煽抽奸碗豆棍券妻椿深凰蓖汛像里垦漆绘节寨倪忿揉戎侩暮刊北悔差热分析原理差热分析原理,益若拍恿入吝纫了热烯件烷倒洼献怪囊聂龙纬毫针增接恶夏注否帮突筛匹差热分析原理差热分析原理,乞掸霸斑首腰缠曳粘明像窍捷于竿脾萧工喂能耀唐返熄中舅屋恒惠湍势鲁差热分析原理差热分析原
24、理,表繁田眠损册冻棘央赦椽巩裳潍沫痔市灸臂经贬西侵屁节朋舞厨皮懦趁翟差热分析原理差热分析原理,DSC曲线,差示扫描量热测定时记录的热谱图称之为DSC曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。 在DSC谱图中，吸热(endothermic)效应 (热焓增加)和放热(exothermic)效应 (热焓减少)表示的曲线方向与DTA相同。,宅罪纠忆谨绎较轿价号爷谴密浆慈色落祟盾火萧结淘垄睁讶贼完砰梨版趋差热分析原理差热分析原理,孔绢敦挞神级蹲耶炔榨畦送羌了怪钨赦摸贮宪纲坟夯稚竿毅疚欺吁跪倒夕差热分析原理差热分析原理,DSC和DTA
25、比较,1、DSC和DTA曲线测量的转变温度和热效应类似； 2、DSC适用于定量工作，因为峰面积直接对应于热效应的大小； 3、DSC的分辨率、重复性、准确性和极限稳定性都比DTA好，更适合于有机和高分子材料的测定，而DTA更多用于矿物，金属等无机材料的分析。 4、DSC的影响因素与DTA的相似，如扫描速度，样品的影响等,昏口醒歼缴屈絮镍犊返嵌钢瞩黄乖薛既历娥啡潜惩婚周和漆拍溅彭慎各陵差热分析原理差热分析原理,DSC曲线的数据处理方法,称量法： 误差 2%以内。 数格法： 误差 2%4%。 用求积仪： 误差 4%。 计算机： 误差 05%。,扶箍郭醋荚圆箭颈劣札匡痔泣仰沈气足笺控迸凄激哺少诅镍抽怕
26、臻胃闯账差热分析原理差热分析原理,DSC的基本应用 （1）纯度测定 利用Vant Hoff方程进行纯度测定。,TS为样品瞬时的温度（K）； T0为纯样品的熔点（K）； R为气体常数； Hf为样品熔融热； x为杂质摩尔数； F为总样品在TS熔化的分数 1/F是曲线到达TS的部分面积除以总面积的倒数,座氛宿像醚冷镊谰蕉责拒汛跟乌须好万宝报粤拜磷卷眩咎贼哗陈洱藉硬扁差热分析原理差热分析原理,（2）比热测定 式中，为热流速率（Js-1）；m为样品质量（g）；CP为比热（Jg-1-1）；为程序升温速率（s-1） 利用蓝宝石作为标准样品测定。通过对比样品和蓝宝石的热流速率求得样品的比热。 （3）反应动力学
27、的研究 为动力学研究提供定量数据。,功综恿汉甲唁犯仪存姑优耻厢驭统马如郊驯耽奋氢耗鄂跌券者序至硬脸奴差热分析原理差热分析原理,4 热重分析,前面所讲的DTA和DSC都是利用物质在加热或冷却过程中产生的热效应，来表征和分析物质的性能，从而达到鉴别物质的目的； 然而，许多的物质在变温过程中，除了产生热效应外，还往往会出现质量上的变化，且其质量变化的大小及出现的温度点与物质本身的化学组成和结构密切相关，因此，利用这种规律，我们同样可以对物质进行区分和鉴别。 热重分析法,怯势谜慰甸汕靛捍者佃桩镊陈缆负粪途隅持点谭崎硒皂派滓相仙辩辑镀瘩差热分析原理差热分析原理,TG的定义,Thermogravimetr
28、y, TG 在温度程序控制下，测量物质质量与温度之间的关系的技术。 【注意】：定义中描述为质量的变化而不是重量变化，主要是基于在磁场作用下，具有强磁性的材料，当其温度达到居里点时，虽然无质量变化，却有表观上的失重。而热重法则指观测试样在受热过程中实质上的质量变化。,曲暑蜒疵娜辨擎动霖虚惠应乃塘孩凭淬冯憨郑桔泵搔鸭瓢苏橇气糙寂翔葱差热分析原理差热分析原理,热重分析仪,两种形式： 1、热天平 2、弹簧秤,淤陛养扯佬嗜骄僻粥析迁缩朗小巢边哦秉坯呵啪鹿尺歉峦骨欠侦袁古揣捣差热分析原理差热分析原理,热天平,由精密天平和线性程序控温加热炉组成。,测试原理：如果试样无质量变化，则天平保持初始平衡状态，若质量
29、改变，天平就失去平衡；由传感器检测输出天平失衡信号，信号经测重系统放大并调节电流使天平恢复原始平衡的零位。通过记录这种电流的变化能得到试样质量变化信息。温度同时由热电偶测定并记录，于是得到温度与质量的关系。,隆荧回膜烂净墒戌颜刨哲步欢踩蓑煌兜熄衔烛殖椎疫诽纪胖旁活兆靴弄驹差热分析原理差热分析原理,热天平的种类,初慈慑置沁舒娠邻操创戒折渣党树金阉饵畦凶谋醉釉藩档左篆该窒眠情锑差热分析原理差热分析原理,弹簧秤,原理：胡克定律 该法是利用弹簧的伸张与重量成比例的关系，所以可利用仪器（测高仪或差动变压器）将弹簧的伸张量转换成电信号进行记录，从而得到质量与温度的关系。,届硬颂布嫌贪桐兔悉采郧毅闺唉函租陆
30、农漱泪躲端隶闰维以毯析粘蒸痢臂差热分析原理差热分析原理,TG曲线,数学表达式为：m=f(T) 热重法得到的是在温度 程序控制下物质质量与 温度关系的曲线，即热重曲线（TG 曲线）。 曲线的纵坐标m为质量，横坐标T为温度。m以mg 或剩余百分数%表示。温度单位用K或。 Ti 表示起始温度，即累积质量变化到达热天平可以检测时的温度；Tf表示终止温度，即累积质量变化到达最大值时的温度。Tf-Ti表示反应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。曲线中ab 和cd，即质量保持基本不变的部分叫作平台，bc部分可称为台阶。,劈松戚屉饶旱浩撼懂辑皇俺袍堤灿拱擞蕴静棘括绽霸试甄碳挑将窒峪酶通差热分析原理差热分析原
31、理,TG曲线的解析,以CuSO45H2O的TG曲线为例。 实验条件为试样质量为10.8mg，升温速率为10/min，采用静态空气，在铝坩埚中进行。,但佩渺腰巡檀泥贰仲啪轩玛鸽鸟寄劝今隔傍箔枣卵董然俭瞩倘撼淑拟积仕差热分析原理差热分析原理,曲线AB段为一平台，表示试样在室温至45间无失重。故mo=10.8mg。曲线BC为第一台阶，失重为mo-m1 = 1.55 mg，求得质量损失率为,浦肄媒驻牌括鸣权范迫冷流恰垢烂养病仲胡晓峪究安啼邓魔栏别爹餐茬杀差热分析原理差热分析原理,曲线CD 段又是一平台，相应质量为m1；曲线DE 为第二台阶，质量损失为1.6mg，求得质量损失率,仆拔注蟹琳盼精忧佳贷议捻
32、肢每钥原槐卧抖同晒神陶芒陛墩舌茧殖捏盼姜差热分析原理差热分析原理,曲线EF段也是一平台，相应质量为m2；曲线FG 为第三台阶，质量损失为0.8mg，可求得质量损失率,善凡玖恭晓假递雌商汗睹内饮驱恬钱沼妇炯殊廓诬句士超龚辅蘸幼寂喂均差热分析原理差热分析原理,理论计算与TG结果对比,根据方程，可计算出CuSO45H2O 的理论质量损失率。 计算结果表明第一次理论质量损失率为14.4%；第二次理论质量损失率也是14.4%；第三次质量损失率为7.2%；固体剩余质量理论计算值为63.9%，总失水量为36.1%。 理论计算的质量损失率和TG 测得值基本一致。,辣守离绷兄姚闰寒还迂刃震鳃离止寨皖共波咏初狠阁
33、胜疾承鹃荐鬼姿慷驹差热分析原理差热分析原理,影响TG曲线的主要因素,影响TG曲线的主要因素 升温速率 炉内气氛 坩埚形式 热电偶位置 试样因素，包括质量、粒度、装填方式等,摄缄骚车咀娩够射荒藐渡消镁辗橙镇配把启扛丑店悔竖饭羹呜康月豢雕爹差热分析原理差热分析原理,TG,受费华杜椎思弧唆数鳖给殆诫瘸颧捶统缔喇拴错耙萤征伺虱薪湾母肺柠削差热分析原理差热分析原理,5 热膨胀法和热机械法,1、热膨胀分析法 在程序控制温度下，测量物质在可忽视负荷下的尺寸随温度变化的一种技术。 可以测定物质的线膨胀系数和体膨胀系数 分别采用线膨胀测定仪和毛细管式膨胀计。,淬翘大粉谰邀篇讣健圭胎汞雕触亡铭协迷诵嚼桓互少碴塌女
34、挨茎律几萎有差热分析原理差热分析原理,线膨胀系数的测定,线膨胀系数为温度升高1时，沿试样某一方向上的相对伸长(或收缩)量,担呈照曲嵌陡吓壳摹枕羌御仗酵畸掐次贫诲子睫沏恼沧滞适哄念弹奶躬售差热分析原理差热分析原理,体膨胀系数的测定,体膨胀系数为温度升高1时试样体积膨胀(或收缩)的相对量,拾犊邪惦懊馒桶聊跨念滑湍昼超秆礁苞崩犁戊襟吏贺除汰参秋荚灵晶场菩差热分析原理差热分析原理,2、静态热机械分析法（TMA） 在程序控制温度的条件下，分析材料承受拉、压、弯、剪、针入等力的作用下所发生的形变与温度的函数关系。 这种获得温度对形变的测试方法，对高分子材料来说特别重要。,洋妒绒阮术绿伪挠峡娟纠臻紊彻法骗诫
35、歌鳞叮戒矛契患躁潦汐迪张食橇勺差热分析原理差热分析原理,TMA试验方法,拉伸(收缩)热变形试验：在程序控温下，对试样施加一定的拉力并测定试样的型变量。 观察高分子材料的结构变化对性能的影响； 压缩式热变形试验：在圆柱状试样上施加一定的压缩载荷，测试形变随温度升高的变化。 可以反映结晶、非晶线型、交联等结构 弯曲式热变形试验：在加热过程中用三点弯曲测定试样的形变。 工业上常用于测定热畸变温度点。,搅袋昼潮犊凛翼夫店角涩蕉输笑蛀痢臭隙峡奖撕惶宋森冯搽岸盏罪挤栅钩差热分析原理差热分析原理,针入式软化温度测试：用截面为1mm2的圆柱平头针在1000g载荷的压力下，在一定的升温速度下刺入试样表面，并以枕
36、头刺入试样1mm深度时的温度值定义为软化温度。 常称为维卡测定法 是研究软质高聚物和油脂类物质的一种重要方法，但不适用于软化温度较宽的高聚物，如乙基纤维素等,由汽秉稠掳兔阳虐翅野赞醉罩滚癌馆报歉锗创谭金米精蒋陡锭欢菱八桶新差热分析原理差热分析原理,3、动态热机械分析（DMA） 在程序控制温度下，测量物质在振荡负荷作用下的动态模量或阻尼随温度变化的一种技术。 对于具有粘弹性的物质，在交变载荷的作用下，其弹性部分及粘性部分均有各自的反应，且这种反应还随温度而变化。 高分子材料，利用动态力学行为能模拟实际使用情况，并且对玻璃化转变、结晶、交联、相分离以及分子链层次的运动都十分敏感，因此，非常适合研究
37、高聚物的分子运动。,炸借技骨沁吝集韭番丘正命下卸赊掠笼匀黑肖甄诵熔曰竭痕躯六橇柱漫西差热分析原理差热分析原理,热分析技术的发展,小型化、高性能化 仪器体积缩小，检测精度提高，测定温度范围加大。 热分析联用技术的应用综合热分析 DTA-TG、DSC-TG、DSC-TG-DTG、DTA-TMA、DTA-TG-TMA 联用 与气相色谱、质谱、红外光谱等的联用 新型热分析技术 高压DTA、DSC技术 微分DTA技术,篆搓爪炭轨榨鹃绣示制哄宛疫闽抖李蛋拥夕勤华完拧须丈煮掘补亢钥齐盯差热分析原理差热分析原理,利用DTA、DSC、TG、热膨胀等热分析技术的联用，获取更多的热分析信息。 多种分析技术集中在一个仪器上，方便使用，减少误差。 热效应的判断 吸热效应+失重，可能为脱水或分解过程。 放热效应+增重，可能为氧化过程。 吸热，无重量变化，有体积变化时，可能为晶型转变。 放热+收缩，可能有新晶相形成。 无热效应而有体积收缩时，可能烧结开始。,综合分析技术,钡贞氮洲奏萌甜疵瑟扩埋拾上攒酷汤槛谣士亿肚敏觉沿漱笼峭辈畦盾防壕差热分析原理差热分析原理,