热分析实验技巧.pptx

热分析实验技巧热分析实验技巧耐驰仪器（上海）有限公司耐驰仪器（上海）有限公司 应用实验室应用实验室适宜实验条件的选择：适宜实验条件的选择：热分析实验技巧热分析实验技巧 升温速率升温速率 样品用量样品用量 实验气氛实验气氛 坩埚的选取坩埚的选取 样品温度控制（样品温度控制（STC）DSC 基线基线 TG 基线（浮力效应）基线（浮力效应）制样方式制样方式实验条件的选择实验条件的选择1.升温速率升温速率快速升温：快速升温：使使DSCDSC峰形变大峰形变大特征温度向高温漂移特征温度向高温漂移相邻峰或失重台阶的分离能力下降相邻峰或失重台阶的分离能力下降慢速升温：慢速升温：有利于相邻峰或相邻失重平台的分离有利于相邻峰或相邻失重平台的分离DSC/DTADSC/DTA峰形较小峰形较小 热分析领域常用而标准的升温速率是热分析领域常用而标准的升温速率是10K/min 利用多个不同升温速率下得到的一系列测试结利用多个不同升温速率下得到的一系列测试结果，可进行动力学分析果，可进行动力学分析 在存在竞争反应路径的情况下，不同的升温速在存在竞争反应路径的情况下，不同的升温速率得到的终产物组成可能不同率得到的终产物组成可能不同一般情况下，以较小的样品量为宜。热分析常用的样品量为一般情况下，以较小的样品量为宜。热分析常用的样品量为5 515mg15mg。实验条件的选择实验条件的选择2.样品量样品量样品量小：样品量小：所测特征温度较低，更所测特征温度较低，更“真实真实”有利于气体产物扩散有利于气体产物扩散 相邻峰（平台）分离能力增强相邻峰（平台）分离能力增强DSC 峰形也较小峰形也较小样品量大：样品量大：能增大能增大 DSC DSC 检测信号检测信号峰形加宽峰形加宽峰值温度向高温漂移峰值温度向高温漂移峰分离能力下降峰分离能力下降样品内温度梯度较大样品内温度梯度较大气体产物扩散亦稍差。气体产物扩散亦稍差。在样品存在不均匀性的情况下，可能需要使用较大的样品量才具有代表性。在样品存在不均匀性的情况下，可能需要使用较大的样品量才具有代表性。综合以上两点：综合以上两点：提高对微弱的热效应的检测灵敏度：提高升温速率提高对微弱的热效应的检测灵敏度：提高升温速率 加大样品量加大样品量 提高微量成份的热失重检测灵敏度：加大样品量提高微量成份的热失重检测灵敏度：加大样品量 提高相邻峰（失重平台）的分离度：慢速升温速率提高相邻峰（失重平台）的分离度：慢速升温速率 小的样品量小的样品量实验条件的选择实验条件的选择实验条件的选择实验条件的选择3.制样方式制样方式块状样品：建议切成薄片或碎粒块状样品：建议切成薄片或碎粒粉末样品：使其在坩埚底部铺平成一薄层粉末样品：使其在坩埚底部铺平成一薄层堆积方式：一般建议堆积紧密，有利于样品内部的热传导堆积方式：一般建议堆积紧密，有利于样品内部的热传导 对于有大量气体产物生成的反应，可适当疏松堆积对于有大量气体产物生成的反应，可适当疏松堆积实验条件的选择实验条件的选择4.气氛气氛 气氛类别：气氛类别：动态气氛动态气氛 静态气氛静态气氛 真空真空从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度，一般推荐使用动态从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度，一般推荐使用动态吹扫气氛。吹扫气氛。若需使用真空或静态气氛，须保证反应过程中的释出气体无危害性。若需使用真空或静态气氛，须保证反应过程中的释出气体无危害性。对于高分子对于高分子TG测试，在某些场合使用真空气氛，能够降低小分子添加剂测试，在某些场合使用真空气氛，能够降低小分子添加剂 的沸点，达到分离失重台阶的目的。的沸点，达到分离失重台阶的目的。NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解橡胶中增塑剂的分解Mass loss/%增塑剂增塑剂质量损失:-9.87%天然橡胶天然橡胶 NR质量损失:-38.81%丁苯橡胶丁苯橡胶 SBR质量损失:-14.79%Temperature/CDTG%/minSample:NR/SBRSample mass:20.64 mgCrucible:Pt openHeating rate:20 K/minAtmosphere:N2将将 NR/SBR 共混橡胶材料，在共混橡胶材料，在 N2 气氛下按照标准的气氛下按照标准的 TG 方法进行分析，增方法进行分析，增塑塑剂的失重量为剂的失重量为 9.87%。（增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠）。（增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠）NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解橡胶中增塑剂的分解Mass loss/%DTG%/minTemperature/C增塑剂增塑剂mass loss:-13.10%天然橡胶天然橡胶 NRmass loss:-36.97%丁苯橡胶丁苯橡胶 SBRmass loss:-10.33%Sample:NR/SBRSample mass:20.64 mgCrucible:Pt openHeating rate:20 K/minAtmosphere:VACUUM将该样品在真空下进行测试，由于增塑剂沸点的降低，挥发温度与橡胶分解温将该样品在真空下进行测试，由于增塑剂沸点的降低，挥发温度与橡胶分解温度拉开距离，得到了更准确的增塑剂质量百分比：度拉开距离，得到了更准确的增塑剂质量百分比：13.10%。常用气氛：常用气氛：N2:常用惰性气氛常用惰性气氛Ar:惰性气氛，多用于金属材料的高温测试。惰性气氛，多用于金属材料的高温测试。He:惰性气氛，因其导热性好，有时用于低温下的测试。惰性气氛，因其导热性好，有时用于低温下的测试。Air:氧化性气氛，可作反应气氛。氧化性气氛，可作反应气氛。O2:强氧化性气氛，一般用作反应气氛。强氧化性气氛，一般用作反应气氛。考虑气氛在测试所达到的最高温度下是否会与热电偶、坩埚等发生反应考虑气氛在测试所达到的最高温度下是否会与热电偶、坩埚等发生反应注意防止爆炸和中毒注意防止爆炸和中毒实验条件的选择实验条件的选择 特殊气氛（如特殊气氛（如H2、CO、HCl 等）：等）：复杂气流控制下的热重分析复杂气流控制下的热重分析通过改变测试气氛（真空氮气空气），有助于深入剖析材料成分通过改变测试气氛（真空氮气空气），有助于深入剖析材料成分实验条件的选择实验条件的选择 Al 坩埚坩埚传热性好，灵敏度、峰分离能力、基线性能等均佳传热性好，灵敏度、峰分离能力、基线性能等均佳温度范围较窄（温度范围较窄（600 N2 He）气体流量气体流量升温速率升温速率样品支架、坩埚的体积样品支架、坩埚的体积基线扣除误差的避免基线扣除误差的避免Correction 测试、测试、Sample+Correction 测试测试注意：气体流量严格一致注意：气体流量严格一致 起始温度严格一致起始温度严格一致 测样启动前天平的稳定性测样启动前天平的稳定性 炉体温度与样品温度之间的平衡炉体温度与样品温度之间的平衡