1東北大學(xué)試驗(yàn)報(bào)告班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 試驗(yàn)日期: 組試驗(yàn)名稱:試驗(yàn)四熱重曲線的測試和應(yīng)用102070考勤: 試驗(yàn)操作: 試驗(yàn)報(bào)告: 一、試驗(yàn)?zāi)康摹?分〕HCT-2綜合熱的根本構(gòu)造及一般原理。把握HCT-2綜合熱的試樣制備方法、測試技術(shù)及影響測量準(zhǔn)確性的因素。把握熱重曲線定性和定量處理方法，并能夠?qū)υ囼?yàn)結(jié)果做出相應(yīng)分析。二、試驗(yàn)原理及影響熱重曲線測試結(jié)果準(zhǔn)確性的因素〔10分〕熱重分析法：熱重分析法canalysi〕是在程序溫度掌握下，測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度變化的一種試驗(yàn)技在熱天平系統(tǒng)中消退因試樣質(zhì)量變化引起的位移，使天平恢復(fù)初始調(diào)整的平衡位置。因此，只要測量通過熱天平系統(tǒng)中的熱重平衡線圈的電流的大小變化，就能準(zhǔn)確知道試樣質(zhì)量的變化狀況。一般有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩種類型：靜態(tài)法是在恒溫下測定物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系，將試樣在各給定溫度加熱至恒重，該法用來爭論固相物質(zhì)熱分解的反響速率和測定反響速度常數(shù)。動(dòng)態(tài)法是在程序升溫下測定物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系，承受連續(xù)升溫連續(xù)稱重的方式。本試驗(yàn)承受的是動(dòng)態(tài)熱重分析法，其主要由周密天平、加熱爐和爐中試樣質(zhì)量變化由天平測量記錄，天平變化由光電傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，放大后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)展處理。計(jì)算機(jī)根據(jù)測得數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)展繪圖處理。1〔TG曲線〕A(s)→B(s)+C(g)1T為起始溫度，即累積質(zhì)量變化到達(dá)熱天平可檢測的溫1T度。為終止溫度，即累積質(zhì)量變化到達(dá)最大值時(shí)的溫度。熱重曲線上質(zhì)量根本不變的局部稱為基線或平臺(tái)。假設(shè)試T2W W樣初始質(zhì)量為 ，失重后試樣質(zhì)量為 ，則失重百分?jǐn)?shù)為：W W0 1WW% 0

W1100% 〔1〕W0mABCDTmABCDT1T2T(℃)1TG曲線影響熱重曲線的因素：儀器的影響①坩堝的影響熱分析用的坩堝材質(zhì)，要求對試樣、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物和氣氛都是惰性的，既不能有反響活性，也不能有催化活性。②揮發(fā)物再冷凝的影響試樣熱分析過程逸出的揮發(fā)物有可能在熱天平其它局部再冷凝，這不但污染了食品，而且還使測得的失重量偏低，待溫度進(jìn)一步上升后，這些冷凝物可能再次揮發(fā)產(chǎn)生假失重，使TG曲線變形，使測定不準(zhǔn)，也不能重復(fù)。為解決這個(gè)問題可適當(dāng)向熱天平通適量氣體。③浮力的影響熱天平在熱區(qū)中，其部件在升溫過程中排開空氣的重量在不斷減小，即浮力在減小，也就是試樣的表觀增重。熱天平試樣四周氣氛受熱變輕會(huì)向上升，形成向上的熱氣流，作用在熱天平上相當(dāng)于減重，這叫對流影響。操作條件的影響①升溫速率的影響TG測定影響最大的因素。升溫速率越大溫度滯后越嚴(yán)峻，開頭分解溫度TiTf都越高。溫度區(qū)間也越寬。一般進(jìn)展熱重法測定不要承受太高的升溫速率，對傳熱差的高分子物試樣一般用5～10℃/min，對傳熱好的無機(jī)物、金屬試樣可用10～20℃/min，對作動(dòng)力學(xué)分析還要低一些。②氣氛的影響在流淌氣氛中進(jìn)展TG測定時(shí)，流速大小、氣氛純度和進(jìn)氣溫度等是否穩(wěn)定，對TG曲線都有影響。一般，氣流速度大，對傳熱和逸出氣體集中都有利，使熱分解溫度降低。③試樣用量、粒度和裝填狀況的影響。GTG曲線。因此，一般樣品粒度應(yīng)掌握在100-300目。試樣用量多時(shí)，試樣內(nèi)部形成的溫度差大，當(dāng)外表到達(dá)反響溫度時(shí)，內(nèi)部還需經(jīng)過肯定的時(shí)間才能到達(dá)反響溫度。一般而言，試樣用量增加會(huì)使TG曲線向高溫方向偏移，少量試樣可得到較明顯的熱峰。試樣裝填狀況首先要求顆粒均勻，必要時(shí)要過篩。三、試驗(yàn)儀器及規(guī)格〔5分〕試驗(yàn)儀器：儀器：HCT-2TG-DTA綜合熱〔2〕。其主要由周密天平、加熱爐、熱電偶和掌握單元組成。圖2 HCT-2型TG-DTA綜合熱規(guī)格：①RT～1450℃；升溫速率：0.1℃/min～80℃/min；溫度準(zhǔn)確度：±0.3℃；溫度重復(fù)性：±0.5。②天平：天平測量范圍：1mg～200mg；四、試樣制備〔5分〕①100–300目之間；②聚合物可切成碎塊或碎片；③纖維狀試樣可截成小段或繞成小球；④金屬試樣可加工成碎塊或小粒。五、試驗(yàn)步驟〔10分〕30分鐘。承受周密天平稱取10–30mg的樣品裝入陶瓷坩堝?！苍嚇芋w積一般不超過坩堝容積的五分之四，對于加熱時(shí)發(fā)泡試樣不超過坩堝容積的二分之一或更少，或用氧化鋁粉末稀釋，以防發(fā)泡時(shí)溢出坩堝〕。坩堝裝樣后，可在桌面輕墩幾下，防止裝樣時(shí)灑落樣品。裝爐：雙手輕輕抬起加熱爐〔留意用力均勻〕，然后以左手為中心，右手輕輕旋轉(zhuǎn)爐子，露出等臂天平。左手輕扶爐子，用左手拇指扶著右手拇指，防止右手抖動(dòng)。用右手將參比物放在天平左邊的托盤，測量物放在右邊的托盤。最終雙手輕輕放下爐體。5min后，待爐膛溫度均勻后即可進(jìn)展數(shù)據(jù)采集?！伴_頭－全部程序－HJ熱分析工具”HJ熱分析工具圖標(biāo)啟動(dòng)HJ熱分析工具，顯示軟件主界面。建采集：“文件”→“采集”→設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)→檢查→確認(rèn)后即可自動(dòng)進(jìn)展測量。翻開冷卻水，對爐體降溫。1h保護(hù)氣〔調(diào)整氣源出氣口壓強(qiáng)在0.04MPa-0.05MPa，即柱高為50-55〕，以排盡爐內(nèi)空氣。當(dāng)試樣到達(dá)預(yù)置的終止溫度時(shí)，測量自動(dòng)停頓。測試完畢，保存數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)。熱重曲線分析符號(hào)的涵義：W：試樣質(zhì)量，開頭采集時(shí)填入的試樣質(zhì)量。dW：失重量，所選區(qū)段重量轉(zhuǎn)變量，Wr－Wl。%：失重百分比，重量變化〔dW〕在試樣質(zhì)量〔W〕中所占的比例。Wl：左邊界質(zhì)量，分析起始點(diǎn)時(shí)的失重量。Wr：右邊界質(zhì)量，分析終止點(diǎn)時(shí)的失重量。Te：外推起始溫度，臺(tái)階斜率最大的一點(diǎn)作切線與外延基線的交點(diǎn)。Ti：拐點(diǎn)溫度，臺(tái)階斜率最大的一點(diǎn)，此點(diǎn)二階微分為0。Tc：外推終止溫度，臺(tái)階斜率最大的一點(diǎn)作切線與外延基線的交點(diǎn)。T1%，T5%，T10%，T50%：失重1%，5%，10%，50%〔相對于試樣質(zhì)量〕時(shí)的溫度。關(guān)閉計(jì)算機(jī)，待爐溫冷卻后，再關(guān)冷卻水，關(guān)閉設(shè)備，關(guān)氣瓶。試驗(yàn)完畢，整理試驗(yàn)臺(tái)。六、留意事項(xiàng)〔5分〕被測樣品應(yīng)在試驗(yàn)前碾成粉末，一般粒度在100-300目。裝樣時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)臺(tái)上輕小扣幾下，以保證樣品之間有良好的接觸。放坩堝用鑷子擱放，動(dòng)作要輕松、穩(wěn)、準(zhǔn)確，切勿將樣品灑落到爐膛里面。試樣裝爐時(shí)，肯定要輕拿輕放，旋轉(zhuǎn)到位，否則簡潔損壞熱天平支撐桿。為了將熱量從儀器中移除，必需對爐子進(jìn)展冷卻。爐體在任何時(shí)候均制止用手觸摸，以防燙傷。由于電磁場會(huì)干擾格外靈敏的測量信號(hào)產(chǎn)生假象，所以試驗(yàn)過程中避開帶磁性物質(zhì)〔比方使用移動(dòng)〕接近儀器，同時(shí)避開在儀器四周走動(dòng)〔由于一方面當(dāng)氣流不穩(wěn)定時(shí)，也會(huì)造成熱重曲線的抖動(dòng)，二方面人體帶有靜電〕。七、數(shù)據(jù)處理及分析〔10分〕材料：草酸鈣升溫路徑：25-900℃升溫速率10℃/min樣品質(zhì)量：10.55mg2 4 2 2 4 反響方程式2 4 2 2 4

O?HO=CaCO+HO↑2 4 CaCO=CaCO+CO2 4 CaCO3

=CaO+CO↑22 4 CaCO?HO22 4 第一次質(zhì)量變化：理論失重量是18/146=12.3%實(shí)際失重量為1.34/10.55=12.7%28/146=19.2%2.1/10.55=19.9%44/146=30.1%實(shí)際失重量是23.31/10.55=31.34%實(shí)際失重量與理論失重量相近，說明材料發(fā)生的反響與上述方程式全都，與實(shí)際相符。八、兩道思考題〔10分〕簡述HCT-2綜合熱的構(gòu)造組成及測量意義。其主要由周密天平、加熱爐、熱電偶和掌握單元組成?？傻脺y量物質(zhì)質(zhì)量隨溫度的變化，再依據(jù)相應(yīng)分子式等推斷出反響機(jī)理，以及物質(zhì)將在什么溫度反響，以便于對物質(zhì)做枯燥處理時(shí)掌握好溫度，不使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響等。影響熱重曲線測量結(jié)果的主要因素分別有哪些？儀器的影響：①坩堝材質(zhì)，要求對試樣、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物和氣氛都是惰性的，既不能有反響活性，也不能有催化活性；揮發(fā)物再冷凝，試樣熱分析過程逸出的揮發(fā)物有可能在熱天平其它局部再冷凝，這不但污染了食品，而TG曲線變形，使測定不準(zhǔn)，也不能重復(fù)；②浮力的影響，熱天平在熱區(qū)中，其部件在升溫過程中排開空氣的重量在不斷減小，即浮力在減小，也就重，這叫對流影響。操作條件的影響：Ti及終止分解溫度Tf都越高。溫度區(qū)5～10℃/min10～20℃/min，對作動(dòng)力學(xué)分析還要低一些。②氣氛的影響，在流淌氣氛中進(jìn)展TG測定時(shí)，流速大小、氣氛純度和進(jìn)氣溫度等是否穩(wěn)定，對TG曲線都有影響。一般，氣流速度大，對傳熱和逸出氣體集中都有利，使熱分解溫度降低。試樣用量、粒度和裝填的影響，粒度愈小，比外表積愈大，反響速率愈快，TG曲線上的起始溫度和終止溫度降低，反響區(qū)間較TG曲線。因此，一般樣品粒度應(yīng)掌握在100-300目。TG首先要求顆粒均勻，必要時(shí)要過篩九、測試題〔10分〕熱重分析法是在程序掌握溫度下測量物質(zhì)的〔A熱重分析法是在程序掌握溫度下測量物質(zhì)的〔A〕關(guān)系的一種分析技術(shù)。所得到的曲線稱為熱重曲線。質(zhì)量與溫度A.質(zhì)量與溫度轉(zhuǎn)化率與溫度B.轉(zhuǎn)化率與溫度C.電勢與溫度D.熱量與溫度2. 熱重分析、差熱分析、差示掃描量熱分析的英文縮寫分別是C。A.DTA、TG、DSCB.TG、DSC、DTAC.TG、C.TG、DTA、DSCD.DTA、DSC、TG