实验8热重分析法.ppt

坩埚的影响 TG失重曲线的处理和计算 （1）TG曲线关键温度表示法 A点叫起始分解温度，是TG曲线开始偏离基线点的温度； B点叫外延起始温度，是曲线下降段切线与基线延长线的交点。 C点叫外延终止温度，是这条切线与最大失重线的交点。 D点是TG曲线到达最大失重时的温度，叫终止温度。 E、F、G分别为失重率为5％、10％、50％时的温度，失重率为50％的温度又称半寿温度。 其中B点温度重复性最好，所以多采用此点温度表示材料的稳定性。当然也有采用A点的，但此点由于诸多因素一般很难确定。 如果TG曲线下降段切线有时不好划时，美国ASTM规定把过5％与50％两点的直线与基线的延长线的交点定义为分解温度；国际标准局(ISO)规定，把失重20％和50％两点的直线与基线的延长线的交点定义为分解温度。  实验8 热重分析法 Part I TG原理及仪器结构 热重分析法（TG）是在程序温度下，测量物质的质量与温度或时间关系的一种方法。 这里的程序温度包括升温、降温或某一温度下的恒温。 TGA装置由天平、炉子、炉温控制器、温度程序器和温度检测器组成。温度和质量数据同时由计算机记录存储和处理。 依天平和炉子的配置不同，试样支持器可处于如下三种形式之一： (1)天平之下 (2)天平之上 (3)平行于天平 记录天平根据动作方式可分为二大类：指零型和偏转型（指零型应用较广）。 自动指零型天平是通过传感器在测量天平梁偏转的同时，产生回位力使天平回复零位并稳定在零位上。 指零型是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线，其原理见图5—1所示。 Part II TG试验及影响因素 升温速度：对高聚物样品，升温速度一般为5—10K/min； 对无机、金属样品，升温速度一般为10—20K/min。 气氛： 常见的有空气、O2 、N2、Ar、CO2等，一般用空气； 气氛处于动态有利于分解产物的充分逸散。 试样皿：聚四氟乙烯样品不能用陶瓷、玻璃、石英类试样皿； 含磷、硫或卤素的高聚物不能用白金试样皿； 试样皿的形状以浅盘为好，不要加盖。 试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的。 通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。 特别要注意，不同的样品要采用不同材质的试样皿，否则会损坏试样皿， （1）碳酸钠一类碱性样品，测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。 （2）含磷、硫和卤素的聚合物样品不适合用铂金试样皿。 （3）测试温度 铝：＜600℃ Pt: ＜1000℃ 陶瓷：＜1200℃ 各种坩埚 不同坩埚形状对TG曲线的影响 一般以较慢的升温速率为宜。 升温速率对TG曲线的影响 升温速率(?)大 热滞后现象严重 TG曲线上起始温度Ti 和终止温度Tf 偏高 例如：当以不同升温速率在氮气中使聚苯乙烯分解时，若分解程度都取10％，升温速率为1℃/分时，温度为357℃；升温速率为5℃/分时，温度为394℃。 ?快不利于中间产物的检出，TG曲线上的拐点及平台很不明显。?慢些可得到相对明晰的实验结果。 中间产物的检测 与?密切相关 升温速率对CaC2O4·H2O的TG曲线的影响 当升温速率增加时，三个反应阶段分解温度也都相应增加。一般说来，升温速率为2.5，5和10℃/分时，这种影响不太明显，但从湿气挥发曲线却能更清楚地看出这种影响。应当注意，虽然分解温度有变化，但失重却保持不变。 ） 1 mg 真空 2?10-5 空气 CO2 样品重量：10mg 升温速率：10?C/min CaCO3?CaO+CO2? 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 温度 （?C） 不同气氛条件下CaCO3的TG曲线 聚丙烯在空气中，150～180℃下会有明显增重，这是聚丙烯氧化的结果，在N2中就没有增重。 气 氛 的 影 响 在静态气氛中，产物气氛浓度的增加会降低反应速度，要得到好的重现性，必须使用严格控制的动态气氛。气流速度一般为40ml／min，流