热分析测试方法.pptx

热分析测试方法热分析测试方法耐驰仪器（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高分子材料的两次升温高分子材料的两次升温 氧化诱导期测试氧化诱导期测试 O.I.T.比热测试比热测试CDTA 测试测试结晶度计算结晶度计算高分子材料的高分子材料的 TG 测试测试高分子材料的高分子材料的DSCDSC曲线受众多因素影响，往往需要进行两次测试曲线受众多因素影响，往往需要进行两次测试 两次升温两次升温 高分子材料高分子材料第一次升温第一次升温 得到迭加了热历史（冷却结晶、应力、固化等）与其他因素得到迭加了热历史（冷却结晶、应力、固化等）与其他因素（水分、添加剂等）的原始材料的性质（水分、添加剂等）的原始材料的性质玻璃化转变在转变区域往往伴随有应力松弛峰玻璃化转变在转变区域往往伴随有应力松弛峰热固性树脂：热固性树脂：若未完全固化，第一次升温若未完全固化，第一次升温Tg较低，伴有不可逆的固化放热峰较低，伴有不可逆的固化放热峰部分结晶材料：计算室温下的原始结晶度部分结晶材料：计算室温下的原始结晶度吸水量大的样品（如纤维等）：吸水量大的样品（如纤维等）：往往伴有水分挥发吸热峰，可能掩盖样品的特征转变往往伴有水分挥发吸热峰，可能掩盖样品的特征转变冷却过程：冷却过程：等温结晶等温结晶淬冷淬冷线性冷却线性冷却单个样品：使用不同的冷却方式，研究冷却条件对结晶度、单个样品：使用不同的冷却方式，研究冷却条件对结晶度、玻璃玻璃 化转变温度、熔融过程等的影响化转变温度、熔融过程等的影响横向样品：使用相同的冷却条件（使样品拥有相同的热历史）横向样品：使用相同的冷却条件（使样品拥有相同的热历史）比较材料在同等热历史条件下的性能差异比较材料在同等热历史条件下的性能差异高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料第二次升温第二次升温 玻璃化转变：消除了应力松弛峰，曲线形状典型而规整玻璃化转变：消除了应力松弛峰，曲线形状典型而规整 热固性树脂（未完全固化）：玻璃化温度一般会提高。热固性树脂（未完全固化）：玻璃化温度一般会提高。部分结晶材料：经过特定冷却条件（结晶历史）研究结晶度、部分结晶材料：经过特定冷却条件（结晶历史）研究结晶度、晶体熔程熔融热焓与结晶历史关系。晶体熔程熔融热焓与结晶历史关系。横向样品比较，消除了热历史的影响，有利于比较样品的性能差异横向样品比较，消除了热历史的影响，有利于比较样品的性能差异 易吸水样品：消除了水分的干扰，得到样品的真实转变曲线易吸水样品：消除了水分的干扰，得到样品的真实转变曲线高分子材料高分子材料玻璃化转变玻璃化转变高分子材料高分子材料固化材料固化材料高分子材料高分子材料PET不同冷却速率下的二次升温测试比较不同冷却速率下的二次升温测试比较熔融后的PET样品经过不同速率冷却至室温后，重新加热进行DSC测量，得到上图结果。可见PET样品的结晶度受冷却速度影响。PA/PS复合纤维的二次升温测试复合纤维的二次升温测试高分子材料高分子材料结结 晶晶 度度 计计 算算结晶度结晶度/%=（A1-A2）100%结晶材料的理论熔融热焓结晶材料的理论熔融热焓A2A1结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算结晶度计算氧化诱导期测试氧化诱导期测试 O.I.T.氧化稳定性氧化稳定性 O.I.T.典型温度程序：典型温度程序：升温段（升温段（RT 200,20K/min,N2 50ml/min）恒温段（恒温段（5min,N2 50ml/min）恒温段（恒温段（O2 50ml/min）氧化诱导期（氧化诱导期（O.I.T.）测定国标方法：测定国标方法：样品称重：样品称重：15mg，薄片或碎粒薄片或碎粒 坩埚：敞口铝坩埚（或铜坩埚）坩埚：敞口铝坩埚（或铜坩埚）气氛：气氛：O2 50ml/min,N2 50ml/min试验温度：试验温度：200，可根据氧化时间长短作适当调整，可根据氧化时间长短作适当调整O.I.T.测试测试O.I.T.测试测试O.I.T.测试测试O.I.T.测试测试比比 热热 测测 试试比热测试比热测试使用使用DSC，通过对已知比热的标准样品与未知比热的待测样，通过对已知比热的标准样品与未知比热的待测样品的测量结果作比较，能够计算未知样品的比热值。品的测量结果作比较，能够计算未知样品的比热值。计算原理计算原理 比热测试比热测试试验温度程序试验温度程序 空坩埚空坩埚（“修正修正”模式）：基线测试模式）：基线测试 Sapphire 标样标样 （样品样品+修正修正模式）模式）Sample 样品样品（样品样品+修正修正 模式）模式）比热测试比热测试举例：晶体材料（举例：晶体材料（LCB）样品称重：样品称重：56.60mg 升温速率：升温速率：5K/min气氛：气氛：N2 坩埚：坩埚：PtRh 加盖加盖标准样品：蓝宝石标准样品：蓝宝石 42.03mg比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试比热测试测试要点：测试要点：参比坩埚与样品坩埚质量相近参比坩埚与样品坩埚质量相近 基线、标样与样品测试尽可能使用同一个样品坩埚基线、标样与样品测试尽可能使用同一个样品坩埚 若需更换坩埚，坩埚质量尽量相近甚至相同若需更换坩埚，坩埚质量尽量相近甚至相同 可选坩埚：可选坩埚：PtRh、Al、石墨等，石墨等，不能使用氧化铝坩埚不能使用氧化铝坩埚 坩埚必须加盖（屏蔽热辐射的影响）坩埚必须加盖（屏蔽热辐射的影响）坩埚选取：坩埚选取：比热测试比热测试 坩埚尽量调整至热电偶的正中位置、保持左右对称。坩埚尽量调整至热电偶的正中位置、保持左右对称。参比坩埚的位置原则上不应再动参比坩埚的位置原则上不应再动 样品坩埚更换样品前后位置应尽量保持一致样品坩埚更换样品前后位置应尽量保持一致 在升温段前建议加上在升温段前建议加上15min的恒温段，或至少保持测试前温度与信号稳定。的恒温段，或至少保持测试前温度与信号稳定。常用标样：蓝宝石常用标样：蓝宝石 选择标准：以选择标准：以Cp标标*m标与标与Cp样样*m样相近为佳。样相近为佳。基线、标样测试完后可连续测试一批样品基线、标样测试完后可连续测试一批样品 所有测试在同一天内完成为佳，中间尽量不要插入其他样品。所有测试在同一天内完成为佳，中间尽量不要插入其他样品。实验操作：实验操作：CDTA 测测 试试CDTA 测试测试c-DTA：计算型计算型 DTADTA：有参比坩埚有参比坩埚取参比端与样品端的取参比端与样品端的温差得到温差得到DTA曲线曲线C-DTA：无参比坩埚无参比坩埚以以程序温度或基线温度程序温度或基线温度为参比温度计算得到为参比温度计算得到DTA曲线。曲线。CDTA 测试测试cDTA能弥补单能弥补单TG测试的不足，获取关于失重过程中热效应的更多的信息。测试的不足，获取关于失重过程中热效应的更多的信息。实验条件的选择实验条件的选择c-DTA常用于常用于TG仪器的温度校正仪器的温度校正CDTA 测试测试操作实例：PE的热降解CDTA 测试测试温度程序同温度程序同TGTG试验的温度程序试验的温度程序CDTA 测试测试CDTA 测试测试CDTA 测试测试CDTA 测试测试建议使用建议使用“样品样品+修正修正”模式进行测试，基线与峰形较佳模式进行测试，基线与峰形较佳不建议使用不建议使用STC使用不透明的坩埚（铂铑坩埚、铝坩埚等）并加盖，效果更佳使用不透明的坩埚（铂铑坩埚、铝坩埚等）并加盖，效果更佳对于较小的热效应，建议增大样品量，或加大升温速率对于较小的热效应，建议增大样品量，或加大升温速率C-DTA不能计算热焓，不能取代不能计算热焓，不能取代DSC-TG同步热分析同步热分析CDTA 测试测试测试要点：测试要点：高分子材料的高分子材料的 TG 测试测试高分子材料的高分子材料的 TG 测试测试常用温度程序：常用温度程序：RT (N2)850 (O2)1000室温室温600（N2）：）：小分子添加剂或残余溶剂等的挥发小分子添加剂或残余溶剂等的挥发 树脂的分解树脂的分解650800（N2）：）：常用填料碳酸钙的分解常用填料碳酸钙的分解850 以上（以上（O2）：）：热解碳与碳黑填料的烧失热解碳与碳黑填料的烧失残余质量：碳酸钙分解产物残余质量：碳酸钙分解产物CaO、钛白粉等无机颜料与填料、玻钛白粉等无机颜料与填料、玻纤等无机增强剂等。纤等无机增强剂等。高分子材料的高分子材料的 TG 测试测试高分子材料的高分子材料的 TG 测试测试纯树脂，或未添加碳酸钙，可将纯树脂，或未添加碳酸钙，可将O2切换温度提前至切换温度提前至600若材料的热分解温度与小分子添加剂（如增塑剂）等挥发温度重叠，若材料的热分解温度与小分子添加剂（如增塑剂）等挥发温度重叠，可采取在真空下测试、降低小分子添加剂的沸点使两个平台得以有效可采取在真空下测试、降低小分子添加剂的沸点使两个平台得以有效分离分离因为少量残余氧气的存在可能降低树脂的热稳定性，因此在测试前一因为少量残余氧气的存在可能降低树脂的热稳定性，因此在测试前一般需进行般需进行抽真空抽真空-惰性气氛惰性气氛置换的操作，以确保气氛的纯净性置换的操作，以确保气氛的纯净性对比惰性与氧化性气氛中的不同失重现象，可区别高分子的热裂解与对比惰性与氧化性气氛中的不同失重现象，可区别高分子的热裂解与热氧化裂解。热氧化裂解。