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文檔簡介
熱分析測試技術(shù)第二章熱分析測試技術(shù)2.1熱分析概論2.4差熱掃描量熱法(DSC)2.3差熱分析(DTA)2.2熱重分析(TG)2.1熱分析概論一、熱分析的定義1977年在日本京都召開的國際熱分析協(xié)會(ICTA,InternationalConferenceonThermalAnalysis)第七次會議所下的定義:熱分析是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度之間關(guān)系的一類技術(shù)。這里所說的“程序控制溫度”一般指線性升溫或線性降溫,也包括恒溫、循環(huán)或非線性升溫、降溫。這里的“物質(zhì)”指試樣本身和(或)試樣的反應(yīng)產(chǎn)物,包括中間產(chǎn)物。
上述物理性質(zhì)主要包括質(zhì)量、溫度、能量、尺寸、力學、聲、光、熱、電等。根據(jù)物理性質(zhì)的不同,建立了相對應(yīng)的熱分析技術(shù),例如:熱重分析(Thermogravimetry,TG);差熱分析(DifferentialThermalAnalysis,DTA)差示掃描量熱分析(DifferentialScanningCalorimetry,DSC);熱機械分析(ThermomechanicalAnalysis,TMA)逸出氣體分析(EvolvedGasAnalysis,EGA);熱電學分析(Thermoelectrometry);熱光學分析(Thermophotometry)等。
2.1熱分析概論熱分析方法的種類是多種多樣的,根據(jù)國際熱分析協(xié)會(ICTA)的歸納和分類,目前的熱分析方法共分為九類十七種,在這些熱分析技術(shù)中,熱重法、差熱分析、差示掃描量熱法和熱機械分析應(yīng)用得最為廣泛。被測物理量熱分析技術(shù)名稱縮寫質(zhì)量熱重分析法TG溫度差熱分析DTA熱量示差掃描量熱法DSC尺寸熱膨脹(收縮)法TD力學特性動態(tài)力學分析DMTA2.1熱分析概論熱分析分類物質(zhì)加熱冷卻熱量變化重量變化長度變化粘彈性變化氣體發(fā)生熱傳導其他DTATGTMADMADSCEGADTG(熱機械分析)(逸出氣分析)(動態(tài)機械分析)(微分熱重分析)2.1熱分析概論1887年,法(德)國人第一次用熱電偶測溫的方法研究粘土礦物在升溫過程中的熱性質(zhì)的變化。1891年,英國人使用示差熱電偶和參比物,記錄樣品與參照物間存在的溫度差,大大提高了測定靈敏度,發(fā)明了差熱分析(DTA)技術(shù)的原始模型。1915年,日本人在分析天平的基礎(chǔ)上研制出熱天平,開創(chuàng)了熱重分析(TG)技術(shù)。1940-1960年,熱分析向自動化、定量化、微型化方向發(fā)展。1964年,美國人在DTA技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了示差掃描量熱法(DSC),Perkin-Elmer公司率先研制了DSC-1型示差掃描量熱儀。三、熱分析的起源2.1熱分析概論熱重分析儀TG209F1溫度范圍:10~1000℃德國耐弛公司2.3微分熱重分析熱重分析儀TG209F1自動進樣系統(tǒng)ASC
2.3微分熱重分析同步熱分析儀STA409PCLuxx溫度范圍:室溫~1550℃2.3微分熱重分析同步熱分析儀STA449CJupiter溫度范圍:-120℃到1650℃
2.3微分熱重分析2.2熱重分析熱重分析(Thermogravimetry
簡稱TG):是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度變化的一種技術(shù)。原理:許多物質(zhì)在加熱過程中會在某溫度發(fā)生分解、脫水、氧化、還原和升華等物化變化而出現(xiàn)質(zhì)量變化,其質(zhì)量變化的溫度(T)和質(zhì)量變化百分數(shù)(%)隨物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及組成而異。2.2熱重分析1、溫控單元2、精密天平3、加熱爐圖1熱重分析儀結(jié)構(gòu)熱重分析儀的基本結(jié)構(gòu):精密天平加熱爐溫控單元控溫單元重量爐體溫度TWT樣品程序控溫2.2熱重分析分析過程:樣品在程序控溫環(huán)境下,由于發(fā)生熱轉(zhuǎn)變導致質(zhì)量發(fā)生變化,該質(zhì)量變化信號通過天平稱量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)放大的電訊號,傳遞給記錄儀部分。同時,樣品爐內(nèi)的溫度由熱電偶傳遞給記錄單元,最后獲得樣品的質(zhì)量隨溫度變化曲線,稱熱重曲線圖。2.2熱重分析熱重實驗儀器主要由記錄天平、爐子、程序控溫裝置、記錄儀器和支撐器等幾個部分組成.
其中最主要的組成部分是記錄天平,它基本上與一臺優(yōu)質(zhì)的分析天平相同,如準確度、重現(xiàn)性、抗震性能、反應(yīng)性、結(jié)構(gòu)堅固程度以及適應(yīng)環(huán)境溫度變化的能力等都有較高的要求。
熱天平
亦即熱重儀。在程序溫度下,連續(xù)稱量試樣的儀器。
熱天平的結(jié)構(gòu)類型
立式臥式上皿式下吊式
熱天平的類型abca—立式(下吊式)b—立式(上皿式)c—臥式適合熱重分析的反應(yīng):±Δm反應(yīng)物1(氣體)+反應(yīng)物2(固體)
產(chǎn)物(固體)
反應(yīng)物(固體)
產(chǎn)物(固體)+產(chǎn)物(氣體)↑
2.2熱重分析ShimadzuTGA-50H島津TGA-50H熱重分析儀結(jié)構(gòu)示意圖
質(zhì)量變化
熱穩(wěn)定性
分解溫度
組份分析
脫水、脫氫
腐蝕/氧化
還原反應(yīng)
反應(yīng)動力學TG–應(yīng)用范圍2.2熱重分析實驗容器--坩堝鋁坩堝一般不用于TGA實驗!支架—吊籃定量分析:組成不同,質(zhì)量變化不同。獲取信息:熱穩(wěn)定性、抗熱氧化性、吸附水、結(jié)晶水、脫水速率、干燥條件、熱分解等相關(guān)信息。
Ag2CrO4的熱重曲線:92℃前:吸附水揮發(fā);92℃至812℃:質(zhì)量恒定;>812℃:失重Ag2CrO4→O2↑+Ag+AgCrO22.2熱重分析熱重法是在程序控溫下,測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度(或時間)的變化關(guān)系。檢測質(zhì)量的變化最常用的辦法就是用熱天平,測量的原理有兩種,可分為變位法和零位法。變位法:根據(jù)天平梁傾斜度與質(zhì)量變化成比例的關(guān)系,用差動變壓器等檢知傾斜度,并自動記錄。零位法:采用差動變壓器法、光學法測定天平梁的傾斜度,然后去調(diào)整安裝在天平系統(tǒng)和磁場中線圈的電流,使線圈轉(zhuǎn)動恢復天平梁的傾斜,即所謂零位法。2.2熱重分析發(fā)生重量變化時,天平梁發(fā)生偏轉(zhuǎn),梁中心的紐帶同時被拉緊,光電檢測元件的偏轉(zhuǎn)輸出變大,導致吸引線圈中電流的改變。在天平一端懸掛著一根位于吸引線圈中的磁棒,能通過自動調(diào)節(jié)線圈電流時天平梁保持平衡態(tài),吸引線圈中的電流變化與樣品的重量變化成正比,由計算機自動采集數(shù)據(jù)得到TG曲線。燃燒失重速率曲線DTG可以通過對曲線的數(shù)學分析得到。結(jié)果形式
橫坐標:溫度(環(huán)境),縱坐標:樣品質(zhì)量(重量)結(jié)果:熱轉(zhuǎn)變溫度(從位置判斷)轉(zhuǎn)變過程質(zhì)量損失百分率(從縱坐標判斷)
2.2熱重分析
A:起始分解溫度B:起始外延溫度
C:外延終止溫度D:終止溫度
E:分解5%溫度F:分解10%溫度
G:分解50%溫度(半壽溫度)
2.2熱重分析2.2熱重分析含有一個結(jié)晶水的草酸鈣(CaC2O4·H2O)的熱重曲線2.2熱重分析CaC2O4
H2O→CaC2O4+H2O↑CaC2O4→CaCO3
+CO↑CaCO3
→CaO+CO2↑CaC2O4·H2O在100℃以前沒有失重現(xiàn)象,其熱重曲線呈水平狀,為TG曲線的第一個平臺。在100℃和200℃之間失重并開始出現(xiàn)第二個平臺。這一步的失重量占試樣總質(zhì)量的12.3%,正好相當于每molCaC2O4·H2O失掉1molH2O,因此這一步的熱分解應(yīng)按以下反應(yīng)進行2.2熱重分析
在400℃和500℃之間失重并開始呈現(xiàn)第三個平臺,其失重量占試樣總質(zhì)量的18.5%,相當于每molCaC2O4分解出1molCO,因此這一步的熱分解應(yīng)按下述反應(yīng)進行:在600℃和800℃之間失重并出現(xiàn)第四個平臺,其失重量占試樣總質(zhì)量的30%,正好相當于每molCaC2O4分解出1molCO2,因此這一步的熱分解應(yīng)按下述反應(yīng)進行2.2熱重分析影響熱重曲線的因素浮力的影響任何物體在空中都要受周圍氣氛對它的影響,浮力大小與周圍氣氛的密度及溫度、物體本身的體積有關(guān)。重量沒有發(fā)生變化的情況下,由于溫度升高樣品好象增重了,這種現(xiàn)象稱表觀增重。浮力變化是由于升溫使樣品周圍的氣體熱膨脹從而相對密度下降,浮力減小,使樣品表現(xiàn)增重。如:300℃時的浮力可降低到常溫時浮力的一半,900℃時可降低到約1/4。2.2熱重分析樣品池和樣品吊蘭材料的影響試樣容器可以由多種材質(zhì)制成,如鉑、銀、鎳、鋁等金屬和石英、剛玉、玻璃等無機材料。它們適用的溫度范圍不同,導熱和熱輻射也有所不同。熱分析用的樣品池和樣品吊蘭(包括吊絲)的材料要求對試樣、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物和周圍氣氛都是惰性的,即不能有反應(yīng)活性也不能有催化活性。2.2熱重分析揮發(fā)物的再冷凝問題在熱分析過程中樣品逸出的揮發(fā)物有可能在熱天平其它部件上冷凝。這不但污染了儀器,而且使測得的失重量偏低,當溫度進一步上升后,這些冷凝物又再揮發(fā)造成假失重,使TG曲線變形,測定不準,也不能重復。通入流動氣體可以解決此問題2.2熱重分析氣氛的影響一般認為,氣體密度越大,浮力也越大,其表觀增重也越明顯有些樣品在空氣中進行實驗時有明顯的增重現(xiàn)象,而在氮氣中實驗就不增重,這往往是由于樣品被氧化的結(jié)果。當試樣有氣體產(chǎn)物時,有時也要考慮到環(huán)境氣氛對試樣反應(yīng)的影響。在密封的樣品皿中或在加壓情況下,樣品的分解溫度也會明顯增高。在流動氣氛中進行實驗時,要注意流速的穩(wěn)定,流速的波動對TG曲線會有明顯影響,流速的大小對微量熱天平一般取30m1-60m1/分為宜。一般認為氣流速度大對傳熱和逸出氣體的擴散有利,使熱分解溫度降低。2.2熱重分析樣品用量、粒度和裝置情況的影響樣品用量多時,樣品內(nèi)部形成的溫度梯度大,表面達到分解溫度后而樣品內(nèi)部還要經(jīng)較長時間才能達到分解溫度,這種現(xiàn)象對導熱性差的高分子試樣尤其明顯。樣品粒度對TG曲線的影響與DTA用量的影響相似,粒度越小,反應(yīng)表面越大,反應(yīng)更易進行,反應(yīng)速度也越快,TG曲線的Ti和Tf都低,反應(yīng)區(qū)間也窄。所以盡量用小顆粒試樣。樣品的裝填首先要求粒度均勻。緊裝填對傳熱有利,但對逸出氣體擴散不利。為了得到重復的結(jié)果要求每次裝填情況一致。2.2熱重分析升溫速率的影響升溫速率對TG曲線影響最大。升溫速率越大溫度滯后越嚴重,開始分解溫度Ti和終止分解溫度Tf偏高,反應(yīng)區(qū)間也變寬。一般進行熱重測定不采用太高的升溫速率,對傳熱差的高分子試樣,一般用于10oC/分。對無機物、金屬試樣用10-20oC/分。作動力學實驗時還要低一些2.2熱重分析基本定義在程序控制溫度下,測試樣品質(zhì)量隨溫度(時間)變化率與溫度關(guān)系的技術(shù),稱為微熵熱重法。DerivativeThermogravimetry,DTG。
dW/dT=g(T)或dW/dt=g(t)
其中W為質(zhì)量,T為溫度,t為時間。2.3微分熱重分析2.3微分熱重分析微分熱重分析法(DTG)
對熱重曲線進行微分處理:微分熱重曲線。質(zhì)量隨時間的變化率:dm/dt=f(T或t)
TG與DTG:信號處理方式不同。曲線:臺階與峰形;原理:共性。DTG:分辨率提高;信息多。
控溫單元重量爐體溫度Tdw/dTT樣品程序控溫微分處理單元2.3微分熱重分析2.基本原理TG曲線:100℃~250℃僅有一個臺階,3種元素的草酸鹽的一水合物脫水;DTG曲線:100℃~250℃有3個峰,3種草酸鹽一水合物脫水溫度有差異。450℃:尖峰,三者同時失去CO。250℃~360℃:3種草酸鹽的共穩(wěn)定區(qū)。500℃~620℃:3種碳酸鹽的共穩(wěn)定區(qū)。
2.3微分熱重分析微商熱重曲線(DTG曲線)的優(yōu)點能準確反映出起始反應(yīng)溫度Ti,最大反應(yīng)速率溫度Te和Tf更能清楚地區(qū)分相繼發(fā)生的熱重變化反應(yīng),DTG比TG分辨率更高DTG曲線峰的面積精確對應(yīng)著變化了的樣品重量,較TG能更精確地進行定量分析能方便地為反應(yīng)動力學計算提供反應(yīng)速率(dw/dt)數(shù)據(jù)DTG與DTA/DSC具有可比性,通過比較,能判斷出是重量變化引起的峰還是熱量變化引起的峰。TG對此無能為力2.3微分熱重分析橫坐標:溫度(環(huán)境),縱坐標:質(zhì)量變化率結(jié)果:熱轉(zhuǎn)變溫度(從位置判斷)轉(zhuǎn)變過程質(zhì)量變化速率(從縱坐標判斷)
2.3微分熱重分析2.3微分熱重分析
A:起始分解溫度C:分解結(jié)束溫度
B:分解速度最大溫度陰影面積:分解過程質(zhì)量損失量(定量)
2.3微分熱重分析7在研究中的各類應(yīng)用TG、DTG的主要應(yīng)用TG分析DTG分析(1)能反映熱轉(zhuǎn)變過程質(zhì)量變化的速率。(2)較明確確定熱轉(zhuǎn)變的溫度范圍。(3)定量分析失重百分率。升華過程汽化過程吸附、解吸附吸收有氣體產(chǎn)生或參加的各類化學反應(yīng)可以應(yīng)用于:凡有質(zhì)量變化的各類熱分析過程2.3微分熱重分析例1高分子熱穩(wěn)定性評定結(jié)論:根據(jù)熱分解起始溫度值,可以判斷熱穩(wěn)定性:
PI>PTFE>HDPE>PMMA>PVC
(必須在同等實驗條件下比較)2.3微分熱重分析例2氧化誘導期測定測試過程:在惰性氣體環(huán)境中升溫至2000C,通入氧氣恒定溫度不變。當出現(xiàn)質(zhì)量增加時所對應(yīng)的時間范圍,稱為氧化誘導期。2.3微分熱重分析例3共混物和共聚物的判斷結(jié)論:共聚合出現(xiàn)一次熱失重。(如曲線c)共混合出現(xiàn)兩次熱失重。(如曲線d)
由此可以判斷復合材料是共混還是共聚。2.3微分熱重分析例4:納米氧化鈦表面接枝改性2.3微分熱重分析2.3微分熱重分析2.3微分熱重分析2.4差熱分析
物質(zhì)在受熱或冷卻過程中,當達到某一溫度時,往往會發(fā)生熔化、凝固、晶型轉(zhuǎn)變、分解、化合、吸附、脫附等物理或化學變化,并伴隨著有焓的改變,因而產(chǎn)生熱效應(yīng),其表現(xiàn)為物質(zhì)與環(huán)境(樣品與參比物)之間有溫度差。差熱分析(DifferentialThermalAnalysis.簡稱DTA)就是通過溫差測量來確定物質(zhì)的物理化學性質(zhì)的一種熱分析方法?;驹?/p>
差熱分析(DTA):在程序控制溫度下,測量試樣與參比物之間的溫差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。
參比物:在所測量溫度范圍內(nèi)不發(fā)生任何熱效應(yīng)的物質(zhì)。試樣與參比物間的溫差
T是隨溫度T(時間t)變化的函數(shù):
T=f(T或t)
無反應(yīng)(溫度相同),無熱效應(yīng)發(fā)生,
T=0。有物理或化學變化(有熱的吸收或釋放),
T
0。2.4差熱分析差熱圖的繪制是通過兩支型號相同的熱電偶,分別插入樣品和參比物中,并將其相同端連接在一起(即并聯(lián),見圖5-1)。A、B兩端引入記錄筆1,記錄爐溫信號。A、C端引入記錄筆2,記錄差熱信號。差熱分析原理圖
筆1筆22.4差熱分析若樣品不發(fā)生任何變化,樣品和參比物的溫度相同,兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢大小相等,方向相反,所以ΔVAC=0,筆2劃出一條垂直直線,如圖中ab、cd、ef段。T或△T時間筆1接AB筆2接ACABCDEF反之,樣品發(fā)生變化時,ΔVAC≠0,筆2發(fā)生左右偏移,記錄下差熱峰如圖中bc、de所示。兩支筆記錄的時間—溫度(溫差)圖就稱為差熱圖,
2.4差熱分析若爐子等速升溫,則筆1記錄一條傾斜直線,紅線從圖可看到峰的數(shù)目、位置、方向、寬度、高度、對稱性以及峰面積等。峰的數(shù)目表示物質(zhì)發(fā)生變化的次數(shù),峰的位置表示物質(zhì)發(fā)生變化的轉(zhuǎn)化溫度(圖中b、c、d、e);峰的方向表明體系發(fā)生熱效應(yīng)的正負性,峰面積說明熱效應(yīng)的大?。合嗤瑮l件下,峰面積大的表示熱效應(yīng)也大。筆1接AB筆2接ACT或△T時間ABCDE差熱分析圖F2.4差熱分析差熱分析儀2.4差熱分析主機加熱爐2.4差熱分析
原理圖與儀器對應(yīng)指示2.4差熱分析差熱曲線是由差熱分析得到的記錄曲線??v坐標是試樣與參比物的溫度差ΔT,向上表示放熱反應(yīng),向下表示吸熱反應(yīng),橫坐標為T(或t)。2.4差熱分析基線:ΔT近似于0的區(qū)段(AB,DE段)。峰:離開基線后又返回基線的區(qū)段(如BCD)。吸熱峰、放熱峰峰寬:離開基線后又返回基線之間的溫度間隔(或時間間隔)(B’D’)。峰高:垂直于溫度(或時間)軸的峰頂?shù)絻?nèi)切基線之距離(CF)。峰面積:峰與內(nèi)切基線所圍之面積(BCDB)。外推起始點(出峰點):峰前沿最大斜率點切線與基線延長線的交點(G)。DTA曲線術(shù)語2.4差熱分析2.差熱分析儀由加熱爐、試樣容器、熱電偶、溫度控制系統(tǒng)及放大、記錄系統(tǒng)等部分組成。2.4差熱分析DTA曲線(
T~T):
基線:無熱效應(yīng)
T=0;正峰和倒峰(
T≠0):放熱和吸熱過程。溫差作為檢測量的優(yōu)點:檢測靈敏度提高;可由峰面積估算熱量和熱焓。五個過程及吸熱、放熱現(xiàn)象
2.4差熱分析差熱分析(DTA):物質(zhì)在加熱條件下有它的特征差熱峰,因此在差熱曲線上這些峰的位置、形狀和數(shù)目可以用來鑒別物質(zhì),作為研究物質(zhì)的含量和相變的工具。2.4差熱分析用兩支高靈敏熱電偶分別測定試樣溫度和參比物溫度,兩者的溫度相等時,產(chǎn)生的電信號方向相反,溫差電勢為零。
2.4差熱分析儀器裝置
試樣和參比物分別放入坩堝,并置于可被加熱金屬塊中。所用試樣和參比物的量應(yīng)保持相等。3、影響因素:儀器因素、實驗因素、樣品因素影響DTA曲線的儀器因素
——爐子尺寸均溫區(qū)與溫度梯度的控制
——坩堝大小和形狀熱傳導性控制
——差熱電偶性能材質(zhì)、尺寸、形狀、靈敏度選擇
——熱電偶與試樣相對位置熱電偶熱端應(yīng)置于試樣中心
——記錄系統(tǒng)精度2.4差熱分析(1)加熱爐
——爐內(nèi)有均勻溫度區(qū),使試樣均勻受熱;
——程序控溫,以一定速率均勻升(降)溫,控制精度高;
——電爐熱容量小,便于調(diào)節(jié)升、降溫速度;
——爐子的線圈無感應(yīng)現(xiàn)象,避免對熱電偶電流干擾;
——爐子體積小、重量輕,便于操作和維修。
——使用溫度上限1100℃以上,最高可達1800℃。2.4差熱分析(2)試樣容器
——容納粉末狀樣品。
——在耐高溫條件下選擇傳導性好的材料。
——耐火材料:鎳(<1300K)、剛玉(>1300K)等。
——樣品坩堝:陶瓷材料、石英質(zhì)、剛玉質(zhì)和鉬、鉑、鎢等。2.4差熱分析(3)熱電偶
——差熱分析的關(guān)鍵元件。
——產(chǎn)生較高溫差電動勢,隨溫度成線性關(guān)系的變化;
——能測定較的溫度,測溫范圍寬,長期使用無物理、化學變化,高溫下耐氧化、耐腐蝕;
——比電阻小、導熱系數(shù)大;
——電阻溫度系數(shù)和熱容系數(shù)較??;
——足夠的機械強度,價格適宜。
銅-康銅(長期350℃/短期500℃)、鐵-康銅(600/800℃)、鎳鉻-鎳鋁(1000/1300℃)、鉑-鉑銠(1300/1600℃)、銥-銥銠(1800/>2000℃)。2.4差熱分析(4)溫度控制系統(tǒng)
——以一定的程序來調(diào)節(jié)升溫或降溫的裝置,
——1-100K/min,常用的為1-20K/min。(5)記錄系統(tǒng)
2.4差熱分析影響DTA曲線的操實驗因素(1)加熱速度加熱速度快,峰尖而窄,形狀拉長,甚至相鄰峰重疊。加熱速度慢,峰寬而矮,形狀扁平,熱效應(yīng)起始溫度超前。常用升溫速度:1-10K/min,硅酸鹽材料7-15K/min。2.4差熱分析升溫速度對硫酸鈣相鄰峰谷的影響合適過快2.4差熱分析(2)壓力和氣氛
——對體積變化大試樣,外界壓力增大,熱反應(yīng)溫度向高溫方向移動。
——氣氛會影響差熱曲線形態(tài)。(3)熱電偶熱端位置
——插入深度一致,裝填薄而均勻。(4)走紙速度(升溫速度與記錄速度的配合)
——走紙速度與升溫速度相配合。
——升溫速度10K/min/走紙速度30cm/h。2.4差熱分析5、影響DTA曲線的試樣因素(1)熱容量和熱導率的變化應(yīng)選擇熱容量及熱導率和試樣相近的作為參比物反應(yīng)前基線低于反應(yīng)后基線,表明反應(yīng)后試樣熱容減小。反應(yīng)前基線高于反應(yīng)后基線,表明反應(yīng)后試樣熱容增大。2.4差熱分析(2)試樣的顆粒度
——試樣顆粒越大,峰形趨于扁而寬。反之,顆粒越小,熱效應(yīng)溫度偏低,峰形變小。
——顆粒度要求:100目-300目(0.04-0.15mm)2.4差熱分析(3)試樣的用量
——試樣用量多,熱效應(yīng)大,峰頂溫度滯后,容易掩蓋鄰近小峰谷。
——以少為原則。
——硅酸鹽試樣用量:0.2-0.3克2.4差熱分析(4)試樣的裝填
——裝填要求:薄而均勻
——試樣和參比物的裝填情況一致(5)熱中性體(參比物)
——整個測溫范圍無熱反應(yīng)
——比熱與導熱性與試樣相近
——粒度與試樣相近(100-300目篩)常用的參比物:α-Al2O3
(經(jīng)1270K煅燒的高純氧化鋁粉,α-Al2O3晶型)2.4差熱分析升溫速率大,峰值向高溫方向偏移,峰形變的尖銳,靈敏度提高,但分辨率降低。
2.4差熱分析影響因素(DifferentialScanningCalorimeter,DSC)差示掃描量熱法(DSC)是在程序控溫下,測量物質(zhì)和參比物之間的能量差隨溫度變化關(guān)系的一種技術(shù)(國際標準ISO11357-1)。根據(jù)測量方法的不同,又分為功率補償型DSC和熱流型DSC兩種類型。常用的功率補償DSC是在程序控溫下,使試樣和參比物的溫度相等,測量每單位時間輸給兩者的熱能功率差與溫度的關(guān)系的一種方法。2.5差示掃描量熱法差示掃描量熱儀的基本結(jié)構(gòu)DSC是測量輸入到試樣和參比物的熱流量差或功率差與溫度或時間的關(guān)系。提供物理、化學變化過程中有關(guān)的吸熱、放熱、熱容變化等定量或定性的信息。參比樣品2.5差示掃描量熱法DSC與DTA測定原理的不同DSC是在控制溫度變化情況下,以溫度(或時間)為橫坐標,以樣品與參比物間溫差為零所需供給的熱量為縱坐標所得的掃描曲線。DTA是測量
T-T的關(guān)系,而DSC是保持
T=0,測定
H-T的關(guān)系。兩者最大的差別是DTA只能定性或半定量,而DSC的結(jié)果可用于定量分析。為了彌補DTA定量性不良的缺陷,示差掃描量熱儀(DSC)在1960年前后應(yīng)運而生。2.5差示掃描量熱法縱坐標:熱流率橫坐標:溫度T(或時間t)峰向上表示吸熱向下表示放熱在整個表觀上,除縱坐標軸的單位之外,DSC曲線看上去非常像DTA曲線。像在DTA的情形一樣,DSC曲線峰包圍的面積正比于熱焓的變化。2.5差示掃描量熱法當樣品產(chǎn)生熱效應(yīng)時,參比物和樣品之間就出現(xiàn)溫差△T
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