关于热重分析.docVIP

第三章 PANI/ Sm2O3复合材料的热重分析(TG-DTG) 3.1 PANI/ Sm2O3复合材料的热重分析(TG-DTG) 热稳定性是评价聚苯胺复合材料性能好坏的重要指标。了解聚苯胺复合材料的热行为有助于确定其适宜的加工条件和可能的应用。良好的稳定性能赋予聚合物器件更好的使用性能。因此有必要对影响复合材料的热稳定性的各种因素进行研究。 本文采用北京恒久科学仪器厂生产的微机差热天平（HCT-1）对合成的PANI/Sm2O3复合材料的热性能进行分析。(校正方法) 测试方法：取少量（10毫克左右）样品置于样品池后升温，升温速率为10℃/min,温度范围：室温～800℃,实验气氛为空气。 本章主要考察了Sm2O3用量对PANI/Sm2O3复合材料的热稳定性及其热力学行为的影响。 3.1.1. PANI/ Sm2O3复合材料成分计算 。 PANI/Sm2O3复合材料的成分可以从TG曲线中分析得到。具体计算方法如下（以PANI/Sm2O3（78/22(w/w)）复合材料为例%，并保持到800℃，其质量不再损失。相比较而言，在同样的温度范围内，纯PANI的总质量损失为85.2 %，纯Sm2O3的质量损失为8.8 %。根据参考文献[16]介绍的方法可知，每克PANI/Sm2O3复合材料中聚苯胺的含量为（100-8.8-14.8）% = 78 %，Sm2O3的含量为22 %。 图 3-1 PANI, Sm2O3，10%的PANI/Sm2O3TG曲线 Figure.3-1 TG curves of a Sm2O3,a pure PANI and PANI/Sm2O3 composite(78/22(w/w)) 现将不同Sm2O3用量的PANI/Sm2O3复合材料中PANI/ Sm2O3的质量分数之比的计算结果列于表3-1 表3-1 不同Sm2O3用量的PANI/Sm2O3复合材料中PANI/ Sm2O3的质量分数之比 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （W/W） 78/22 78/22 75.3/24.7 57.7/42.3 82.8/17.2 81.2/18.8 82.1/17.9 84.6/15.4 84.8/15.2 图3-2 PANI及PANI/Sm2O3（78/22(w/w)）复合材料的DTG曲线 Figure.3.2 DTG curves of pure PANI and PANI/Sm2O3 composite(78/22(w/w)) 图3-1中曲线2表明Sm2O3粉末从室温到800℃有两步重量损失。在267～368℃的温度范围内为第一次重量损失，在424～503℃的温度范围内为第二次重量损失。由于轻稀土Sm2O3在空气中极易水化和碳酸化，其水化和碳酸化的产物为Sm (OH)3,六方Sm2O2CO3,四方Sm2O2CO3,和Sm2O(CO3) [参考文献]。这两步质量损失分别为Sm2O3的水化和碳酸化的产物失水和失二氧化碳。大体上来说，纯的 PANI从室温到800℃的温度范围内有两步重量的损失。在55～125℃的温度范围内发生的第一步重量损失是由水分子及掺杂剂HCl从聚苯胺基体中脱离所致。在275～640℃的温度范围内的第二步重量损失则是由聚苯胺骨架的大规模降解所致。而复合物的热降解曲线与纯的PANI有着类似的趋势，都有两步重量损失。 由图3-2中a,b两曲线可知，PANI重量损失最快时的温度为487℃，而PANI/Sm2O3（78/22(w/w)）复合材料重量损失最快的温度为518℃，这表明掺杂了Sm2O3的PANI/Sm2O3复合材料的热稳定性能较纯的PANI有所提高。 3.2 Sm2O3用量对PANI/ Sm2O3复合材料热稳定性的影响 图3-3 Sm2O3用量分别为0.1030g，0.4407g，0.8812g的PANI/Sm2O3复合材料的TG曲线 为了研究不同Sm2O3,用量的PANI/Sm2O3复合材料的热力学行为，我们将已合成的9个PANI/Sm2O3复合材料的TG曲线作在一起进行了比较，并从中选出具有代表性的样品，将它们的TG曲线同纯的PANI, Sm2O3的TG曲线一起进行了分析比较。图3-3中（a）, (b), (c) ，（d）,(e)分别为纯Sm2O3, PANI-HCl,以及Sm2O3的用量分别为0.1030g,0.4407g,0.8812g的PANI/Sm2O3-TG曲线。从图中可以看出，含Sm2O3的复合材料的热降解过程与PANI的热降解过程类似，都有两步重量损失。第一步重量损失是由水分子及掺杂剂HCl从聚苯胺基体中脱离所致。第二步重量损失则是由聚苯胺骨架的大规模降解所致.而其中含Sm2O3为0.1030g的PANI/Sm2O3复合材料的TG曲线与其余略有差别，