热分析及其联用技术共50页

热分析中的联用技术 单一的热分析技术，如 TG 、 DTA 或 DSC 等， 难以明确表征和解释物质的受热行为。 如： TG 只能反映物质受热过程中质量的变化， 而其它性质，如热学等性质就无法得知有无变 化和变化的情况。 TG-DSC
应用最广泛，可以在程序控温下，同时得
到物质在质量与焓值两方面的变化情况。

DSC峰面积
选用标准物质的转变温度应与被测试样所测定的热效 应温度范围接近，且校正所选用的仪器及操作条件都
应与试样测定时完全一致。
DSC的应用
涉及热效应的物理变化或化学变化过程均可采用 DSC来进行测定。 峰的位置、形状、峰的数目与物质的性质有关， 故可用来定性的表征和鉴定物质。 而峰的面积可以用来定量计算参与反应的物质的 量或者测定热化学参数。
粒度、装填情况等（大颗粒热阻较大，使试样熔
融温度和熔融热焓偏低）。
温度校正（横坐标校正） 正（纵坐标校正）
用已知转变热焓的标准物质（通常用 In 、 Sn 、 Pb、 Zn等金属）测定出仪器常数或校正系数 K。
质量
标准物质的 转变热焓
热分析技术
热分析技术的定义
• 在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关 系的一类技术。
热重分析（TG）
• 程序控温下，测量物质质量与温度关系的方法
热重法实验得到的曲线称为热重曲线（TG曲线）。
差示扫描量热分析（DSC）
• 在程序控温下，测量输给试样和参比物
的功率差随温度或时间变化的一种技术 对试样产生的热效应 及时得到补偿，使试 样与参比物之间无温 差、无热交换。 试样升温速度始终跟随炉 温线性升温，保证了校正 系数Ｋ值恒定。测量灵敏 度和精度大有提高。
主要优点：

在程控温度下，测量物质非振动 负荷下的形变与温度关系的技术。 负荷方式有拉、压、弯、扭、针 入等。。 在程控温度下,测量物质在振动 负荷下的动态模量和（或）力学 损耗与温度关系的技术。其方法 有悬臂梁法、振簧法、扭摆法、 扭辫法和粘弹谱法等
物理 性质
方法名称 定 义
电学 热电学法 在程控温度下，测量物质的电 性质 Thermoelectronmetry 学特性与温度关系的技术。通 常测量电阻、电导和电容。
•医药品 •香料･化妆品 •有机、无机药品 •电子材料 •触媒 •木材･纸 •火药 •建材 •公害 •工业废弃物 •玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
热分析的历史
DSC
15:56
TG
DTA
TMA
复合分析 21
二、热重分析（TG）
• 1、基本结构与原理
• 2、热重分析曲线及相关名词 • 3、影响因素与实验要求
• （3）TG曲线对于某些受热过程中出现的台阶不 大明显，但利用DTG则能呈现明显的最大值。所 以DTG能很好显示出重叠反应，分析各个反应阶 段。
15:56 2
• 1899，英国人罗伯特－奥斯汀（RobertsAusten W.C.）改良了恰特利的装置，第一 次使用了差示热电偶和参比物，采用两个 热电偶反相连接，一个热电偶插入样品中， 另一个插到参比物内，记录试样与参比物 间产生的温度差ΔT，大大提高了测定的灵 敏度。正式发明了差热分析（DTA）技术。 这就是目前广泛使用的差热分析法的原始 模型。
法（ＴＤ） Thermodilatometry 尺寸 (linear; volume)
在程控温度下，测量物质在可忽略负 荷时的尺寸与温度关系的技术。其中 有线热膨胀法和体热膨胀法。

国际标准ISO 11357-1：
DSC是测量输入到试样和参比物的热流量差或功率 差与温度或时间的关系
a
6
DSC与DTA测定原理的不同
DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间） 为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给 的热量为纵坐标所得的扫描曲线。
DTA是测量T-T 的关系，而DSC是保持T = 0， 测定H-T 的关系。两者最大的差别是DTA只能定 性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。
0.30
internal mixer (50C)
0.25
prepared sample
Heat Flow (W/g)
0.20
sample prepared from
0.15
cyclohexane solution
0.10
0.05
0.00 –120 –110 –100 –90 –80 –70 –60 –50 –40
K3＝0.6
T g(SS ) B 1W 6 c R w c 0 4 .1 7w 3 t5 w t0 4 .1 5w v 2 0 w v0 9 .6 2w s 0 2 w s7
a
36
1,2结构与St单元对SSBR Tg的影响
DSC Tg C
20
(70)
(60)
10
0
(50)
–10
(40)
–20
淬冷PET样品的DSC谱图
Tg处出峰是热焓松弛所致
a
15
固定温度下，材料体内固 有体积与自由体积是个恒 量：平衡体积(状态函数)
温度升高：吸纳自由体积 温度降低：排出自由体积
温度升高：热焓升高 温度降低：热焓降低
a
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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。