当前位置：文档之家 › 第13章 热分析技术

第13章 热分析技术

  • 格式：ppt
  • 大小：1.01 MB
  • 文档页数：37

下载文档原格式

  / 37

合集下载

热分析技术

热分析技术

热分析技术
热分析技术是一种测量物质变化的技术，它的核心在于测量或估算物质变化和反应过程中发生的物理、化学和力学变化。

它是通过测量热学性质，如温度、温度变化、热量、压力、熵等，来描述物质变化和反应过程。

热分析技术是能源、环境和材料等多个领域的重要技术手段。

在能源领域，它可以用于燃料燃烧温度、可燃气体含量、气体温度等的测量，以及热动力性能的研究。

在环境领域，它可以用于工业污染物的检测，空气中温度、湿度的测量，以及土壤中温度、湿度、水分含量的测定。

在材料领域，它可以用于材料的热力学特性、材料变形、自改性等特性的分析。

热分析技术可以用各种不同的仪器测量物质的变化，如微量热量仪、热量热压仪、热电比仪、热量质谱仪等。

它的优点是可以采集温度、热量、压力和熵等复杂物理参数，并可以描述热力学性质和物质的变化过程。

热分析技术的应用涉及工业生产、环境保护、能源利用、材料研究等领域，为其他领域的发展提供了重要技术支撑。

在化学工业中，它可以帮助我们更好地控制反应条件，提高产品质量；在燃料研究中，它可以帮助我们了解燃料的热力学特性，找到更有效的燃料；在环境保护领域，它可以帮助我们识别污染物，更好地管控环境污染；在材料研究中，它可以帮助我们分析材料的热动性能，找到更符合应用要求的材料。

目前，热分析技术正在得到广泛应用，但仍有一些技术难题有待解决，如测量精确度如何提高、数据处理如何更准确、仪器抗干扰性能如何提高等。

未来，热分析技术将持续为新能源、新材料、复杂体系和环境研究等领域发展提供技术支撑。

热分析技术的概述

热分析技术的概述

• 3试样的预处理及粒度
试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。 一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度 在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件， 但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体 的样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及 紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。 试样量越大，差热峰越宽，越圆滑。其原因是因 为加热过程中，从试样表面到中心存在温度梯度，试 样越多，梯度越大，峰也就越宽。
二、影响TG曲线的主要因素
任何一种分析测量技术都必须考虑到测定结果的准确可靠 性和重复性。为了要得到准确性和复现性好的热重测定曲线，就 必须对能影响其测定结果的各种因素仔细分析。影响热重法测定 结果的因素，大致有下列几个方面：仪器因素，实验条件和参数 的选择，试样的影响因素等等。
1．升温速度 2．试样周围气氛 3．样品的粒度和用量 4．试样皿（坩锅） 5．走纸速度
图示了差热分析的原理图。图中两对热电偶反向联 结，构成差示热电偶。S为试样，R为参比物在电表T 处测得的为试样温度TS;在电表△T处测的即为试样 温度TS和参比物温度TR之差△T。
•
• 图为实际的放热峰。
•
反应起始点为 A ，温 度为 Ti ； B 为峰顶， 温 度 为 Tm ， 主 要 反 应结束于此，但反应 全部终止实际是 C ， 温度为Tf。 BD 为 峰 高 ， 表 示 试 样与参比物之间最大 温差。ABC所包围的 面积称为峰面积。
样品在热环境中发生化学变化、分解、成分改变时可 能伴随着质量的变化。热重分析就是在不同的热条件（以 恒定速度升温或等温条件下延长时间）下对样品的质量变
化加以测量的动态技术。
热重法(Thermogravimetry, TG)是在程序控温下，测量物质 的质量与温度或时间的关系的方法，通常是测量试样的质 量变化与温度的关系。热重分析的结果用热重曲线(Curve) 或微分热重曲线表示。

热分析技术(最新版)

热分析技术(最新版)

4)在程序控温方面，已研制出一种新的控温办法。它 是由炉膛内和加热炉丝附近的两根热电偶进行控制的。 (3）温度的标定 测温是所有热分析的共同问题，对于 TG-DTA或 TGDSC联用仪，温度可以用DTA或DSC标定（后面阐述）; 对于单独的热天平的温度标定，可以采用不同居里 温度的强磁体来标定： 标定时在热天平外加一磁场，坩埚中放一标准磁性物 质。磁性物质的居里点是金属从强磁体向顺磁体转变 的温度，在居里点下，试样是有磁性的，从居里点
EGD EGA ETA TPA DTA DSC TD TMA DTM TS TA TP TE TM
3）在表1列出的17种方法中，热重(TG)和差热分析 (DTA) 应用最广；其次是差示扫描量热 (DSC) ，它 们构成了热分析的三大支柱。因此下面我们学习这 三种技术及它们的应用。
表2 热分析技术的应用范围
物理性质 热分析技术名称 1. 质量 （1）热重法 Thermogravimetry （2）等压质量变化测定 Isobaric mass-change determination （3）逸出气体检测 Evolved gas detection （4）逸出气体分析 Evolved gas alalysis （5）放射热分析 Emanation thermal analysis （6）热微粒分析 Thermoparticulate analysis 2．温度 3．热量 4．尺寸 5．力学 6．声学 7．光学 8．电学 9．磁学 （7）加热曲线测定 （8）差热分析 （9） 差示扫描量热 （10）热膨胀法 （11）热机械分析 （12）动态热机械法 （13）热发声法 （14）热传声法 （15）热光学法 （16）热电学法 （17）热磁学法 Heating curve determination Differential thermal analysis Differential scanning calorimetry Thermodilatometry Thermomechanical analysis Dynamic thermomechanometry Thermosonimetry Thermoacoustimetry Thermophotometry Thermoelectrometry Thermomagnetometry 简称 TG

热分析PPT课件

热分析PPT课件
7
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：
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,1974
DSC
TG
DTA
TMA
复合分析
10 印刷
加热 物质 冷却
热分析
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
DTA DSC TG DTG
（微分热重分析）
TMA （热机械分析） DMA （动态机械分析） EGA （逸出气分析）
11
仪器的基本构造
•
支持器 — 盛放样品
•
加热炉 — 加热样品
在目前热分析可以达到的温度范围内，从－150℃到1500℃ （或2400℃ ），任何两种物质的所有物理、化学性质是不会完 全相同的。因此，热分析的各种曲线具有物质“指纹图”的性质。
通俗来说，热分析是通过测定物质加热或冷却过程中物理性质 （目前主要是重量和能量）的变化来研究物质性质及其变化，或 者对物质进行分析鉴别的一种技术。
·····
·热分析 ·
thermal analysis
13
国产ZRY-1型综合热分析仪
程序控温系统
记录仪
14
TGA7热重仪
• DSC7差示扫描仪

热分析技术PPT课件

热分析技术PPT课件

从熔融热焓法得到的结晶度定义为
c

Ha H H a Hc
9/18/2019
20
热重（TG）
在程序控温下测量试样质量对温度 的变化。
9/18/2019
21
TG仪器
热重分析仪的基本部件是热天平。根据结 构的不同，热天平可分为水平型、托盘型 和吊盘型三种。
9/18/2019
22
9/18/2019
9/18/2019
2
热分析技术
热分析（Thermal Analysis, TA）是指在程序控 温下测量物质的物化性质与温度关系的一类技术。
根据所测物性的不同，广义的热分析方法可分为9 类17种，但狭义的热分析技术只限于差热分析 （Differential thermal analysis, DTA）、差示扫 描量热（Differential scanning calorimetry, DSC）、热重分析（Thermogravimetry, TG）、 热机械分析（Thermomechanical analysis, TMA） 和动态热机械分析（Dynamic mechanical analysis, DMA）等。



9/18/2019
E'(elastic）
E（" viscous） 48
动态模量
E’ 为弹性模量，又称为储能模量，代表材 料的弹性； E” 为黏性模量，又称为损耗模量，代表材 料的黏性。 损耗模量对储能模量的比值称为损耗因子 或损耗角正切，即
tan E"/ E' DMA测试通常记录的是动态（储能、损耗） 模量对温度、频率等的变化。
9/18/2019
31
2019/9/18

热分析技术

热分析技术

热分析技术把一块样品放在微型仪器中，对其进行热分析，就可以研究出样品的组成，同时也可以了解它的物性、物理性质以及相变特性，这就是热分析技术。

热分析技术是一种利用的工具，能够从物理上分析和测量样品的一些性质，比如质量、熔点、熔化度、熔温、收缩率、溶解度等等。

热分析是一门多学科交叉技术，它是以温度为基础，在温度维度分析物质的性质和变化，它包括了热重分析(TGA)、差热分析(DSC)、熔融点分析(MPT)、差热分析-质谱联用(DSC-MS)、热重-质谱联用(TGA-MS)等等，都是采用温度变化来分析物质性质的一种技术。

热重分析(TGA)是最常用的热分析方法，它可以用来测定温度变化下样品的改变质量和热容量，从而获得样品的化学组成以及物质消失率等信息。

差热分析(DSC)可以用来测定样品的熔点、熔化度、熔温、收缩率等物性性质，它使用的原理是测量物质在加热和冷却过程中，物质所释放和吸收的热量，并通过计算得出物质的温度变化特性。

熔融点分析(MPT)是一种分析样品的温度变化和物性性质的技术，它可以用来测定样品的熔融点、熔融温度范围、熔化率等物理性质。

热重分析-质谱联用(TGA-MS)是一种将热重分析和质谱分析结合起来的技术，它可以进行动态分析，可以更真实地反映样品的真实状态，提供有效的数据，用于分析样品的物性性质。

差热分析-质谱联用(DSC-MS)是一种结合了差热分析和质谱分析的技术，它可以在温度变化下测量样品的质量，从而有效地分析样品的组成和结构，从而可以对物性性质的变化和分析过程中的物质交叉进行判断。

热分析技术在材料学、化学、石油学、冶金学以及环境和制药等多个领域都有广泛的应用，它可以有效地分析样品的组成、物性、物理性质以及相变特性，促进材料物性的深入研究。

总之，热分析技术是探索材料结构特性有重要意义的技术之一，它在材料学、化学、石油学、冶金学以及环境和制药等多个领域都有广泛的应用，能够可靠地测量样品的物性特性，并根据测量的结果，为材料的分析过程提供重要的指导。

13.热分析


微区显微结构与成分
热分析是分析物质在 加热过程中的变化， 从而指导生产控制产 品
返 回
第十三章
绪论
国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis---ICTA) 曾于1977年对热分析技 术下了如下定义：“热分析是在程序温度控制下测量物质 的物理性质与温度关系的一类技术” 。 在热分析法中，物质在一定温度范围内发生变化，包 括与周围环境作用而经历的物理变化和化学变化，诸如释 放出结晶水和挥发性物质的碎片，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—力学变化和 热物理性质和电学性质变化等。热分析法的核心就是研究 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。
度控制系统、信号放大系统、差热
系统及记录系统组成。
DTA仪的基本结构
§14－3 DTA曲线及理论分析
一 、DTA曲线 DTA曲线是指试样与参比物间的温差（ΔT） 曲线和温度（T）曲线的总称。
1． DTA曲线的有关术语：
根据国际热分析协会所作的定义，主要有：
(1) DTA参比物：指通常在实验的温度范围内没有热活性的已 知物质。 (2) DTA 试样：指实际要测定的材料。 (3) DTA样品：试样与参比物总称。 (4) DTA 试样支持器：指放试样的容器或支架。 (5) DTA参比物支持器：放参比物的容器或支架。 (6)样品支持器组合：放置样品的整套组合。当热源或冷源与 支持器合为一体时，则此热源或冷源视为组合的一部份。 (7)均温块：样品或样品支持器同质量较大的材料紧密接触的 一种样品支持器组合。 (8)差示热电偶（ΔT热电偶）：测量温度差用的热电偶系统。 (9)测温热电偶（T热电偶）：测量温度用的热电偶系统

热分析技术(最新版)PPT课件


特点
设备简单、操作方便、试样用量少； 但精度较低、分辨率差。
应用
研究物质的物理变化（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）。
差示扫描量热法
原理
在程序控制温度下，测量输入到 物质和参比物的功率差与温度的
关系。
应用
测定多种热力学和动力学参数， 如比热容、反应热、转变热等； 研究高分子材料的结晶、熔融和
流体中由于温度差异引起的密度变 化而产生的宏观运动，是热量传递 的一种重要方式。
热辐射
物体通过电磁波的形式发射和吸收 能量，其辐射强度与物体温度、表 面性质等因素有关。
热分析中的物理量与单位
温度
热力学系统的一个物理属性，表示物体冷 热的程度，常用单位有摄氏度、华氏度、
开尔文等。
热容
物体在温度变化时所吸收或放出的热量与 其温度变化量之比，常用单位有焦耳/摄氏
环境科学领域应用
大气污染物分析
利用热分析技术可以对大气中的 污染物进行分析和鉴定，揭示大 气污染物的来源和危害。
土壤污染物分析
通过热分析技术可以分析土壤中 的污染物，评价土壤的污染程度 和生态风险。
环境样品热性质研究
利用热分析技术可以研究环境样 品的热性质，如热稳定性、热分 解温度等，为环境科学研究和环 境保护提供技术支持。
热机械分析法
原理
01
在程序控制温度下，测量物质在非振动载荷下的形变与温度的
关系。
应用
02
研究材料的热膨胀系数、玻璃化转变温度、流动温度等；评估
材料的尺寸稳定性、内应力和热震稳定性等。
特点
03
能直接测量材料的形变，反映材料的机械性能随温度的变化；

热分析技术

• 3、产生放热效应并有体积收缩，一般为重结晶或新物质 生成。
• 4、没有明显的热效应，开始收缩或从膨胀转变为收缩时， 表示烧结开始，收缩越大，烧结进行得越剧烈。
差热分析仪
（二）、差热曲线的形成
（三）、DTA曲线的特征及温度标定
DTA曲线是将试样和参比物置于同一环境中以一定速率加 热或冷却，将两者的温度差对时间或温度作记录而得到的。 DTA曲线的实验数据是这样表示的，纵坐标代表温度差 T，吸热过程是一个向下的峰，放热过程是一个向上的峰。 横坐标代表时间或温度。
一、热分析技术的发展历史
1、差热析的历史
1887年法国学者李﹒恰特利为研究粘土矿物，制作了差热 分析仪。灵敏度低，易受外界热变化的影响。
1899年英国学者劳贝茨－奥斯坦改良了李﹒恰特利的装置。 为目前广泛使用的差热分析仪的模型。
1969年首次出现热分析杂志，1970年创刊“热化学记 要”，成为世界上专门报道热分析应用的杂志。
2、热重分析
1915年日本东北大学的本多光设计了一架热天平，开创了 热重分析。
二次大战后，美国首先制成了商品化的电子管式差热分析 仪。随后，商品化的热分析仪迅速发展，并朝自动化、微 量化、综合化方向发展。
三、应用领域
• 从热分析文摘（TAA）近年的索引可以看 出，热分析技术广泛应用于无机，有机， 高分子化合物，冶金与地质，电器及电子 用品，生物及医学，石油化工，轻工等领 域。当然这与应用化学，材料科学，生物 及医学的迅速发展有密切的关系。
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
DTA
TMA
综合热分析
四、热分析技术的分类
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

热分析技术的概念,分类,原理等

热分析技术的概念,分类,原理等热分析技术的概念、分类、特点等介绍摘要关键词热分析技术概念分类特点原理热分析（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。

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(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。

1.差示扫描量热（DSC)差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。

可分为功率补偿型DSC和热流型DSC。

功率补偿DSC原理图功率补偿型的DSC是内加热式，装样品和参比物的支持器是各自独立的元件，在样品和参比物的底部各有一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器。

它是采用动态零位平衡原理，即要求样品与参比物温度，无论样品吸热还是放热时都要维持动态零位平衡状态，也就是要保持样品和参比物温度差趋向于零。

DSC测定的是维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差（ΔW=dH/d t），反映了样品焓的变化。

热流型DSC原理图1、鏮铜盘；2、热电偶结点；3、镍铬板4、镍铝板；5、镍铬丝；6、加热块热流型DSC是外加热式，采取外加热的方式使均温块受热然后通过空气和康铜做的热垫片两个途径把热传递给试样杯和参比杯，试样杯的温度有镍铬丝和镍铝丝组成的高灵敏度热电偶检测，参比杯的温度由镍铬丝和康铜组成的热电偶加以检测。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

热重法的应用



无机物及有机物的脱水和吸湿； 无机物及有机物的聚合与分解； 矿物的燃烧和冶炼； 金属及其氧化物的氧化与还原； 物质组成与化合物组分的测定； 煤、石油、木材的热释； 金属的腐蚀； 物料的干燥及残渣分析；



升华过程； 液体的蒸馏和汽化； 吸附和解吸； 催化活性研究； 固态反应； 爆炸材料研究； 反应动力学研究，反应机理研 究； 新化合物的发现。
图2 典型的DTA曲线
TAS-100型热分析仪上做的TG-DTA曲线
STA 449 C型综合热分析仪上做的TG-DSC曲线
二、差热曲线分析与应用

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
TG曲线
热天平



用于热重法的装置是热天平（热重分析仪）。 热天平由天平、加热炉、程序控温系统与记录仪等几部分组成。 热天平测定样品质量变化的方法有变位法和零位法 变位法：利用质量变化与天平梁的倾斜成正比的关系，用直接差动变 压器控制检测 零位法：靠电磁作用力使因质量变化而倾斜的天平梁恢复到原来的平 衡位置（即零位），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机构中线圈中的电流实现的，因此检测此电 流值即可知质量变化。
应用


图8所示为双酚A型聚砜-聚氧化 丙烯多嵌段共聚物的差示扫描 量热曲线。 由图可知，各样品软段相转变 温度均高于软段预聚的转变温 度（206℃）。
图8 BPS-1系列样品的DSC曲线
第三节 热重法


热重法（TG或TGA）：在程序控制 温度条件下，测量物质的质量与温度 关系的一种热分析方法。 其数学表达式为： ΔW=f（T）或（τ） ΔW为重量变化，T是绝对温度，τ是时 间。 热重法试验得到的曲线称为热重曲线 （即TG）。 TG曲线以质量（或百分率%）为纵坐 标，从上到下表示减少，以温度或时 间作横坐标，从左自右增加，试验所 得的TG曲线，对温度或时间的微分可 得到一阶微商曲线DTG和二阶微商曲 线DDTG
概述



在不同温度下，物质有三态：固、液、气，固态物质又有不同的结晶 形式。 对热分析来说，最基本和主要的参数是焓（ΔH），热力学的基本公 式是： ΔG=ΔH-TΔS 存在三种情况：ΔG<0，ΔG=0，ΔG>0 常见的物理变化有：熔化、沸腾、升华、结晶转变等； 常见的化学变化有：脱水、降解、分解、氧化，还原，化合反应等。 这两类变化，首先有焓变，同时常常也伴随着质量、机械性能和力学 性能的变化等。
注意

实际上的TG曲线并非是一些理想的平台和迅速下降的区间连续而成， 常常在平台部分也有下降的趋势，可能原因有： （1）这个化合物透过重结晶或用其它溶剂进行过处理，本身含有吸附 水或溶剂，因此减重； （2）高分子试样中的溶剂，未聚合的单体和低沸点的增塑剂的挥发等， 也造成减重。 可用以下方法消除影响 （1）无机化合物在较低温度下干燥，如硅胶、五氧化二磷干燥剂，把 吸湿水去掉。 （2）可控温下的真空抽吸，把单体及低沸点的增塑剂、挥发物分离出 来。
应用




（1）定性分析：定性表征和鉴别物质， 依据：峰温、形状和峰数目 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标准（参考）DTA曲线对 照。 标准卡片有：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片约2000张和麦肯齐 (Mackenzie)制作的卡片1662张(分为矿物、无机物与有机物三部 分)。 （2）定量分析 依据：峰面积。因为峰面积反映了物质的热效应（热焓），可用来定 量计算参与反应的物质的量或测定热化学参数。 （3）借助标准物质，可以说明曲线的面积与化学反应、转变、聚合、 熔化等热效应的关系。
图9为带光敏元件的自动记录 热天平示意图。天平梁倾斜 （平衡状态被破坏）由光电元 件检出，经电子放大后反馈到 安装在天平梁上的感应线圈， 使天平梁又返回到原点。
图17-9 带光敏元件的热重法 装置——热天平示意图
图10 聚酰亚胺在不同气氛中的TG曲线
微商热重（DTG）曲线


热重曲线中质量（m）对时间（t）进行一次微商从而得到dm/dt-T（或 t）曲线，称为微商热重（DTG）曲线。 它表示质量随时间的变化率（失重速率）与温度（或时间）的关系； 相应地称以微商热重曲线表示结果的热重法为微商热重法。 微商热重曲线与热重曲线的对应关系是： 微商曲线上的峰顶点（d2m/dt2=0，失重速率最大值点）与热重曲线的 拐点相对应。微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等，微商 热重曲线峰面积则与失重量成正比。
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 录下来，就得到了差热分析曲线。 用于差热分析的装置称为差热分析仪。
图1 差热分析仪结构示意图 1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶；6-冰冷联 结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11x-y记录仪
STA 449 C型综合热分析仪
DIL 402PC型热膨胀仪
TAS-100型热分析仪
典型的DTA曲线

图中基线相当于T=0，样品无 热效应发生，向上和向下的峰反 映了样品的放热、吸热过程。
第二节 差示扫描量热法



一、基本原理与差示扫描量热仪 差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件下，测量输入给样品与 参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法。 DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法两种类型。
图6 功率补偿式差示扫描量热仪示意图
典型的DSC曲线
典型的差示扫描量热（DSC） 曲线以热流率（dH/dt）为纵 坐标、以时间（t）或温度（T） 为横坐标，即dH/dt-t（或T） 曲线。 曲线离开基线的位移即代表样 品吸热或放热的速率（mJ· s1），而曲线中峰或谷包围的 面积即代表热量的变化。 因而差示扫描量热法可以直接 测量样品在发生物理或化学变 化时的热效应。
影响热重曲线的主要因素





仪器因素 （1）升温速率 （2）炉内气氛 （3）坩埚材料 （4）支持器和炉子的几何形状 （5）走纸速度，记录仪量程 （6）天平和记录机构的灵敏度 样品因素 （1）样品量 （2）样品的几何形状 （3）样品的装填方式 （4）样品的属性
图17-11 钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线 （a）DTG曲线；（b）TG曲线
热重法的应用

热失重的特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速 率。 热失重的试验结果与实验条件有关。 热失重在本世纪50年代，有力地推动着无机分析化学、高分子聚合物、 石油化工、人工合成材料科学的发展，同时在冶金、地质、矿物、油 漆、涂料、陶瓷、建筑材料、防火材料等方面也十分广泛，尤其近年 来在合成纤维、食品加工方面应用更加广泛。总而言之，热重分析在 无机化学、有机化学、生物化学、地质学、矿物学、地球化学、食品 化学、环境化学、冶金工程等学科中发挥着重要的作用。
三、影响DTA曲线的主要因素


差热分析曲线的峰形、出峰位置和峰面积等受多种因素影响，大体可 分为仪器因素和操作因素， 仪器因素是指与差热分析仪有关的影响因素。主要包括： 炉子的结构与尺寸； 坩埚材料与形状； 热电偶性能等。
操作因素 源自操作因素是指操作者对样品与仪器操作条件选取不同而对分析结果的 影响： 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。
图7 典型的DSC曲线
热量变化与曲线峰面积的关系



考虑到样品发生热量变化（吸热或放热）时，此种变化除传导到温度 传感装置（热电偶、热敏电阻等）以实现样品（或参比物）的热量补 偿外，尚有一部分传导到温度传感装置以外的地方，因而差示扫描量 热曲线上吸热峰或放热峰面积实际上仅代表样品传导到温度传感器装 置的那部分热量变化。 样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为 m· H=K· A 式中，m——样品质量； H——单位质量样品的焓变； A——与H相应的曲线峰面积； K——修正系数，称仪器常数。
图3 差热分析法测定相图 (a)测定的相图 (b)DTA曲线
图4 聚苯乙烯的DTA曲线
图5 为差热分析法用于共混聚合物鉴定示例。 依据共混物DTA曲线上的特征峰(熔融吸热峰)确定共混物由高压聚乙烯 (HPPE)、低压聚乙烯(LPPE)、聚丙烯(PP)、聚次甲氧基(POM)、尼 龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟乙烯(PTFE)7种聚合物 组成。
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， 1974