第11章重点.ppt

第十一章热分析
热分析: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
P=f(T)
T=g(t)
热分析方法:差热分析、差示扫描量热法、
热重法、热机械分析等。
热分析仪器组成:温控、物性测量、显示
和气氛控制
一、差热分析(DTA)

程序控制温度下,测量在升温、降温或恒温过程中样品和参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法
T=Ts—TR=f(T)
2. 差热分析仪与测试原理
试样参比物
两个热电偶反向串联
20~1600C

吸热峰、放热峰、基线
峰位置可确定发生热效应的温度
峰面积可间接反应热效应的大小
峰的形状可了解有关的动力学特性

测定熔点
测定相图
测定玻璃化温度

(1)仪器因素
炉子的结构与尺寸、坩埚材料与形状、热电偶性能等
(2)操作因素
样品量
升温速率
样品粒度、参比物与样品的对称性、气氛的使用、记录纸速等
二、差示扫描量热法(DSC)
,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
dH/dt=f(T or t)
功率补偿式差示扫描量热法
热流式差示扫描量热法

热动态零位平衡原理
要求试样与参比物温度始终处于动态零位平衡状态,即T=0
通过功率补偿来实现T=0
DSC测定的是维持试样和参比物处于相同温度所需要的能量W
与DTA比较:
试样池和参比物池下面增加了一个补偿加热丝;
测量回路中增加了一个功率补偿放大器

dH/dt为纵坐标(单位时间内试样的热熔变化)
T或t为横坐标
曲线离开基线的位移代表样品吸热或放热的速率
曲线中峰或谷包围的面积代表热量的变化

与DTA有很多相似
聚合物材料各种热行为在DTA(DSC)曲线上的表现形式
测定多种热力学和动力学参数

(1)结构
(2)使用温度
(3)曲线
两者形状基本趋势相似,但物理意义不同,DSC定量更方便
DSC曲线优于DTA曲线,反应灵敏、分辨率高、重现性好
三、热重法(TG)与微商热重法(DTG)
,测量物质质量与温度关系的热分析方法
W=f(T或t)
(热天平)及工作原理
变位法:利用质量变化与天平梁的倾斜成正比,直接用差动变压器控制检测)
零位法:靠电磁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

TG曲线 m-t
DTG曲线 dm/dt-T(或t)
DTG物理意义:质量随时间的变化率(失重速率)与温度(或时间)的关系
DTG曲线与TG曲线的对应关系:DTG曲线上的峰顶点与热重曲线的拐点相对应;DTG曲线上的峰数与TG曲线的台阶数相等;DTG峰面积与失重成正比


(1)升温速率
(2)气氛
(3)试样用量
(4)试样粒度