1、.国际标准 ISOISO 11358:1997塑料 高聚物的热重分析法（TG）一般原则1 范围此国际标准指出了使用热重技术分析聚合物的一般条件。它适用于液体或固体。固体材料可为丸状、颗粒状或粉末状。另外，缩至适当样品尺寸的制品形状亦可通过本方法进行分析。热重法可被用来测定聚合物的分解温度和速率、并同时测量其中所含挥发物、添加剂和/或填料的数量。可在动态模式（编程条件下质量随着温度或时间而变化）或在等温模式（恒温时质量随着时间而变化）下执行热重测量工作。2 标准参考文献经本文引用、且标准中所包含的下列规定构成了此国际标准的规定，且标准发布时所示的版本为当时的有效版本。所有的标准都面临修正；并且我
2、们鼓励基于此国际标准达成协议的各方调查以下所示最新版标准施行的可行性。IEC和 ISO 成员都持有当前有效的国际标准的记录。塑料调节和测试的标准环境3 定义以下定义适用于此国际标准的宗旨：3.1 热重法（TG）：本技术将试样的质量作为温度或时间的函数进行测量；此时试样受制于一种温控程序。3.2 动态质量变化的测定：本技术旨在获得试样质量随温度 T 的变化记录；此时，温度 T 正以一种编程率进行变化。3.3 等温质量变化的测定：本技术旨在获得恒温 T 条件下试样质量随时间 t 的变化记录。_1) 即将发布（ISO 291 :1977 修正版）.3.4 TG 曲线：所绘制的热重曲线以试样的质量为
3、y 轴纵坐标、温度 T 或时间 t为 x 轴横坐标。3.6差示扫描量热法（DSC）：本技术旨在将试样和参考样品内的热通量（能）差作为温度和/或时间的函数进行测量；此时，试样和参考样品都受制于一种温控程序。3.7差热分析（DTA）：本技术旨在将试样和参考样品之间的温差作为温度和/或时间的函数进行测量；此时，试样和参考样品都受制于一种温控程序。3.8居里温度：一种铁磁材料从铁磁态转向顺磁性态时（反之亦然）所处的温度。3.9样品：用来代表整体的一小部分或部分散装材料/批量产品。3.10 试样：一个完整的产品或从样品中取出、用来执行测试的单件。对于一些诸如丸状、粉末和颗粒状在内的散装材料而言，应从样品
4、中取出一部分，以用来执行测试。4 原则4.1 使用一种温控程序、以恒定的速率加热试样，并将质量变化作为温度函数进行测量。或者亦可将样品置于给定的恒温条件下、并在给定的时段内将质量变化作为时间函数进行测量。总体而言，能够导致试样质量出现变化的反应为分解反应、氧化反应或组份挥发。质量变化 作为一种 TG 曲线进行测量。4.2 作为一种温度函数的材料质量变化和变化范围都是材料热稳定性的指标。因此，通过使用相同测试条件下所获的测量值，TG 数据可被用来评估同类族聚合物的相对热稳定性、以及高分子聚合物和聚合物添加剂的相互反应。4.3 TG 数据适用于过程控制、过程开发和材料评估。长期的热稳定性是服务和环
5、境条件的一个复杂函数。TG 数据自身无法描述一种聚合物长期的热稳定性。5 仪器一些适用于热重测量的商业仪器可供使用。所含的基本仪器组件如下：5.1 无效或偏转型热平衡。如果试样的质量小于50mg ，则热平衡能够进行精度为0,020 mg.质量测量。热平衡的构建目的在于使气体围绕试样流动、且热传递能够以恒定的速率进行。5.2 熔炉带有低热质外壳，以便在环境温度约为1O00C的范围内进行快速或缓慢的加热和冷却（一般最少50 “C/min）。.5.3 温度传感器能够测量试样的温度。它应尽量接近试样。5.4 程序升温器 能够在预定的温度范围内提供线性扫描率。5.5 记录设备 能够以一种可以说明质量损失
6、和温度/时间之间关系的方式来记录样品质量、温度和/或时间。5.6 样品座 的形状和尺寸足以容纳最少 5mg 的质量、且采用一种能够耐受最高应用温度的材料制成。5.7 净化气体：干燥空气或氧气（氧化条件）或一种匹配的惰性气体其中氧气含量为0,001 % （WV）或更低（非氧化条件）。两种情况下净化气体的含水量都应小于0,001 % (rn/m)。5.8 流量计能够测量50 ml/min至150 ml/min的气体流速。5.9 天平能够测量样品的初始质量，精度为0,0l mg。6 测试试样制备试样可为液体或固体。后者可为粉末状、丸装、颗粒状或切片状。成品的样品须具备正常的使用形状。6.1 成品的试
7、样将试样切成与样品座相配的尺寸。切片机或刀片适用于这一目的。注释：试样的尺寸和形状一般取决于样品座。表面积将会影响总体结果。例如：在对比质量相同的大表面积试样和小表面积试样时，通常小表面积试样的变化速率较慢。6.2 试样调节除非另行说明，否则应依据ISO 291标准、或有关各方协议指定的任何方法而在测量之前、温度为23 “C2C、相对湿度为(505) %时对试样进行调节。6.3 试样质量试样的质量不应大于10mg，除非只有更少量的这种材料可供使用。7 校准7.1 质量校准在无任何气流穿过热天平（防止浮力和/或对流效应产生任何干扰）时，使用10mg至100mg范围内的校准砝码对热天平进行校准，详
8、情如下：.将热天平调零。将校准砝码置于热天平上、并测量相应的质量变化。必要时，应对热天平进行调整，以使所测的质量等于校准砝码的质量。7.2 温度校准通常使用热电偶对温度传感器进行定位，以便提供试样温度最为精确的读数。该位置对于每种仪器而言各不相同。使用与实际测定所用相同的环境、气体流速和加热率执行温度校准（参见条款8）。当单独使用热天平时，应采取下列程序：a) 从每套五个标准（包含GM761）中选用两种或多种标准参考材料；并选择一些居里温度接近温度范围的参考材料进行检查。如可行，所选用的参考材料而言，待检的温度范围介于其中两种的居里温度之间。b) 使用与实际测定中所用相同的加热率进行加热、并基
9、于起始温度 、中点温度 和最终温度 执行居里温度转变的校准。注释GM761被国际热分析协会ICTA和国家标准与技术研究所（NIST）指定作为居里（磁性转变）的标准温度范围（参见附录A）。99,99 %或更高纯度的镍亦可用于校准。如果配套使用热天平和DSC（差示扫描仪）或DTA（差示热分析仪）检测器时，建议温度校准型热天平采用专为DSC或DTA校准所开发的标准参考材料（NIST或ICTA）。详情可以参见附录A中一些标准校准材料的清单。注释1. 一种标准参考材料的熔点被定义为曲线拐点处推断基线与吸热坡切线的截距（即所谓的起始温度）。2. 在获取可靠的热重数据方面，校准是最关键的阶段。温度传感器、样
10、品几何形状和环境类型（包含气体流速）之间的关系将会影响测量系统的校准。3. 质量损失率取决于试样的氧化率、因而部分取决于试样的暴露环境和气体流速。因此，重要的在于使用与实际测定所用相同的环境和气体流速进行校准。8. 程序须根据所用的仪器和测试条件而对程序进行调整。为此可采用两种模式：温度扫描模式（参见条款8.1）和等温模式（参见条款8.2）。注释气流运行期间热天平中会出现浮力和对流变化。即使实际质量不变，也可观察到表观质量发生变化、且质量测量精度下降。建议您采用与实际测试中相同的加热率和气体流速、执行一次不含试样的初步运行，以便观察表观质量的变化情况。质量测量的精度无法超过初步测试的精度。8.
11、1 温度扫描模式8.1.1 称量试样。8.1.2 调整热天平的零点。8.1.3 将盛有试样的样品座置于热天平上。除非下段文字适用，否则应选择气体流速，.然后启动气流、并记录初始质量。.为了在严格惰性气氛下进行调查，应在记录质量之前使用一种真空泵抽空热天平、并充入惰性气体；亦可长时段注满高流速的惰性气体。8.1.4 如适用，则应设置参考标准指定遵循的温度程序。该程序应包括初始和最终温度、这些温度所处的等温面、以及程序升温之间的加热率。8.1.5 启动升温程序、并记录热重曲线。注释测定期间气体可能发生变化。此时必需采用相同的气体流速。此外，建议您采用密度相似的气体，以获得类似的浮力效应。如无法使用
12、密度相似的气体，则必需纠正浮力。8.2 等温模式执行条款8.1.1、8.1.2和8.1.3中指定的操作。然后启动、并以最大的加热率（诸如：100C/min或更高）运行仪器，以尽快达到指定的温度。注释测定期间气体可能发生变化。此时必需采用相同的气体流速。此外，建议您采用密度相似的气体，以获得类似的浮力效应。如无法使用密度相似的气体，则必需纠正浮力。9. 结果表达9.1 图示通过质量或质量百分率随时间/温度变化的曲线的形式描述所获的热重数据。通过使用下列程序而从TG曲线中测定特殊的温度和质量。9.2 质量增幅的测定从曲线（图1中所示的典型曲线）中测定最大质量 。通过方程 计算以百分率表达的质量增益
13、 。其中，为以毫克为单位的最大（试样）质量；为以毫克为单位、加热前的（试样）质量。9.3 单阶质量下降时的质量损失测定（参见图2）从TG曲线中确定A、B和C点；其中，A为起点最大梯度点处起始质量线与TG曲线切线的交点B为终点最大梯度点处最终质量线与TG曲线切线的交点。.C为中点A和B之间中点处TG曲线与所绘x轴平行线的交点。测定与A、B和C点相对应的质量 和 、以及温度 、 和 。温度（C）或时间（min）图1质量升幅的TG曲线示例温度（C）或时间（min）图2单阶质量降幅的TG曲线示例.使用方程 计算以百分率表达的质量损失 。其中，为以毫克为单位、最终温度时的质量；为以毫克为单位、加热前的质
14、量。9.4 多阶质量下降时的质量损失测定（参见图3）测定条款9.3中所述的点 、 、 、 、 和 ，等。测定与这些点相对应的质量 、 和 、以及温度 、 、 、 、 和，等。温度（C）或时间（min）图3多阶质量降幅的TG曲线示例如果TG曲线不能指示一阶和二阶曲线部分（参见图4）的恒定质量，则最小梯度点处这部分曲线切线和最大梯度点处一阶部分曲线切线的交点应作为终点 ；而二阶部分曲线的最小梯度切线和最大梯度切线的交点应作为起点 。质量则作为 和 的中点。.温度（C）或时间（min）图4多阶质量降幅的TG曲线示例（此时尚未达到反应之间的恒定质量）使用方程 计算以百分率表达的首次质量损失 。其中，为
15、以毫克为单位、首次终点温度时的质量；为以毫克为单位、加热前的质量。使用方程 计算以百分率表达的二次质量损失 。其中，为以毫克为单位、二次起始温度时的质量；为以毫克为单位、二次终点温度时的质量；为以毫克为单位、加热前的质量。以相同的方式计算任何深入的质量损失。.9.5 残渣测定使用方程 计算以百分率表达的残渣质量R。其中，为以毫克为单位、最终温度时的质量；为以毫克为单位、加热前的质量。10. 检验报告本检验报告应包含下列信息：a) 该国际标准的参考文献b) 全面鉴定分析材料必备的所有细节c) 试样的形状和尺寸（如适用）d) 试样的质量e) 测试之前的试样调节细目f) 所用热天平的型号g) 样品座
16、的尺寸和施工材料h) 所用温度传感器的型号和位置（样品座的内部或外部）i) 所用的环境和气流速率j) 温度升速（程序加热）或所用的等温温度k) 温度校准所用的标准参考材料l) 条款9.2、9.3和9.4中所计算的质量增益和/或质量损失m) 条款9.5中所计算的残渣n) 条款9.3和9.4中测定的质变温度o) 与设备、测试条件或试样行为相关的任何观察结果p) 测试日期。.附录A（信息性）用于校准目的的标准参考材料表格A.1 用于简易 TG仪器和组合仪器的磁性转变NIST GM761参考材料数值以摄氏度为单位参考材料 Permanorm 3镍Mumetal （一种高磁导率铁镍合金）Permanom 5Trafoperm注释NIST为美国国家标准与技术研究所表格A.1 仪器、 DSC（差示扫描仪）或DTA（差示热分析仪） 所用各种参考材料的转变或熔融温度和熔融焓.翻译按：表格内容为：参考材料 转变点或熔点（平衡温度） 熔融焓 NIST参考号环己烷（转变）水银（熔融）环己烷（熔融）苯基醚（熔融）邻三联苯（熔融）联苯（熔融）硝酸钾（转变）铟（熔融）高氯酸钾（转变）锡（熔融）铅（熔融）锌（熔融）硫酸银（转变）石英（转变）硫酸钾（转变）铬酸钾（转变）碳酸钡（转变）碳酸锶（转变）1） 峰值温度注释NIST为美国国家标准与技术研究所
