1、同步热分析仪TGA/DSC1简介,热分析简介 热重法TGA 同步热分析仪,热分析简介,热分析定义 热分析分类,热分析简介,热分析定义通俗来说,热分析是通过测定物质加热或冷却过程中物理性质(目前主要是重量和能量)的变化来研究物质性质及其变化,或者对物质进行分析鉴别的一种技术。,热分析简介,国际热分析协会(ICTA) 1977年在日本京都召开的第七次会议上,给热分析下了如下定义:热分析在程序控制温度下,测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术。,热分析简介,物理性质质量、温度、尺寸、声、光、热、力、电、磁等性质。分类根据物理性质的不同分为9类17种。主要为:热重法、差热分析、差示扫描量热分析。,热
2、分析简介,热重分析 (Thermogravimetric Analysis,TGA),原理 分类 影响因素 用途,热重法TGA,热重分析原理将样品置于控制环境下,改变其温度或者保持某一固定温度去观察样品重量变化的一种技术。,热重法TGA,热重法TGA,由热重法所记录的曲线称为热重曲线或TG曲线,它以质量m(或质量参数)为纵坐标,以温度T或时间t为横坐标,反映了在均匀升温或降温过程中物质质量与温度或时间的函数关系。,TG曲线,起始温度,终止温度,平台,外推终止温度,外推起始温度,终止温度 Tf当累积质量变化达最大时的温度,简称终止温度,如前图中的 C 点。 反应区间起始温度与终止温度之间的间隔,
3、如前图中的Ti Tf。,热重法TGA,外推起始温度 Tei失重前的基线的延长线与TG曲线拐点(最大失重速率)处的切线的交点所对应的温度,如前图中的 Tei 点。 外推终止温度 Tef失重后的基线的延长线与TG曲线拐点(最大失重速率)处的切线的交点所对应的温度,如前图中的 Tef点。,热重法TGA,热重法TGA,起始温度 Ti 常不易确定,重复性差;而外推起始温度 Tei的确定则较容易,重复性较好。比较起来,外推起始温度 Tei 比与外推终止温度 Tef 更为有用,常使用的是外推起始温度 Tei 。,微商热重曲线热重曲线(TG曲线)对温度或时间的一阶导数而得到的曲线,即DTG曲线。它表示质量随时
4、间的变化率(失重速率)与温度(或时间)的关系。,热重法TGA,与TG法相比, DTG 法有特出的优点: 当某一步失重很小时,可以很容易看到该步的失重来。 当相邻的两步反应紧靠在一起,从TG曲线上无法分得出来时,可从曲线上很清楚地看出来。 可以很容易得到最大失重速率以及此时的温度。,热重法TGA,微商热重曲线(DTG)曲线与热重曲线的对应关系是: 微商曲线上的峰顶点为失重速率最大值点,与热重曲线的拐点相对应。微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等,微商热重曲线峰面积则与失重量成正比。,热重法TGA,热重分类等温(或静态)热重法:在恒温下测定物质的质量变化与温度关系非等温(或动态)热重法:在程
5、序升温下测定物质的质量与温度关系,热重法TGA,热重曲线的影响因素,仪器因素(1)浮力的影响(2)试样盘(坩埚)(3)挥发物的冷凝影响(4)温度测量和标定影响(5)仪器的灵敏度,实验条件的影响 (1)升温速率的影响 (2)试样量、粒度和形状(3)气氛 (4)试样的装填方式 ,热重曲线的影响因素,仪器因素,浮力的影响,气体密度随温度变化而变化:温度 密度 浮力 试样重量,试样盘(坩埚)的影响,包括盘的大小、形状、材质等。,坩埚的材质:对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的,既不能有反应活性,也不能有催化活性。,各种坩埚:Al,Cu,Ni,Al2O3,石英,玻璃等,仪器因素,挥发物的冷凝影响试
6、样分析过程中逸出的有可能在热天平的低温区冷凝,这不但污染了仪器,而且还使得测得的失重量偏低,待温度进一步上升后,这些冷凝物再次挥发发生假失重。措施:尽量减少试样用量;选择合适的净化气体的流量;对下吊式热天平,应从上向下通气体。,仪器因素,升温速率的影响,升温速率是对TG测定影响最大的因素。升温速率高,温度滞后严重,Ti、Tf以及Tei、Tef都增高,反应区间也增大。,实验条件的影响,试样量、粒度和形状,试样用量应在热天平灵敏度范围内尽量小。多,热传导差,温度滞后大,也不利于气体的扩散。随之,Ti、Tf以及Tei、Tef都增高,反应区间增大。,试样粒度对热传导、气体扩散的影响也较大。粒度大、厚不
7、利;粒度小,反应速度快,Tei变小;但太小,则不利于气体扩散。,实验条件的影响,气氛的影响,热重法可在静态气氛或动态气氛中进行测定。为获得重复性好的实验结果,一般采用动态气氛。 对可逆的反应分解反应,通常不采用静态气氛。,实验条件的影响,试样的装填方式,装填紧密,有利热传导,但不利于气体的扩散。,实验条件的影响, 水分/气体的吸附和解吸附 组分定量分析(水分、填料、聚合物组分、各种材料等) 分解过程动力学 热稳定性 氧化反应和氧化稳定性 分解产物、溶剂、溶剂化物的鉴定,TGA用途,仪器厂家: 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司,仪器型号:TGA/DSC 1同步热分析仪至尊型,同步热分析仪,
8、同步热分析仪,早在1964年,梅特勒就上市了世界上第一台商品化的TGA/DTA同步热分析仪。至今已有50多年的历史,最新的同步热分析仪TGA/DSC 1至尊型具有超强的测试性能、耐用性及可靠性。,热重分析的核心是天平单元,TGA/DSC 1至尊型采用世界最好的梅特勒-托利多微量或超微量天平。并采用独一无二的新型6对铂铑热电偶DSC传感器,同时测量热流变化,这是梅特勒-托利多在同步热分析仪技术方面的突破性进展,大大提高了同步DSC的灵敏度和分辨率。TGA/DSC 1至尊型可选配自动进样器、真空泵、MS质谱仪联用、FTIR红外仪联用、MS/FTIR联用、湿度分析仪联用,扩展了其强大的功能。,同步热
9、分析仪,温度范围:室温1100 温度准确度:0.3 温度重复性:0.2 线性升温速率:0.1 150/min,同步热分析仪技术参数,天平灵敏度:0.1g(百万分子一)测量范围: 0-1000mg,同步热分析仪技术参数,天平校准天平室内置2个校准砝码、开机自动校准功能。 水平炉体自动开关、水平式结构、气流稳定,避免了立式炉固有的热气流上升产生的扰动。,同步热分析仪技术参数,气体控制自动气体控制可以设定氮气、空气两路气体,可进行气体的自动开关和切换控制。 进样功能:手动,同步热分析仪技术参数,气体压力0.1MPa,最大不可超过0.2MPa,同步热分析仪技术参数,冷却方式: 22恒温冷却循环水冷 降温速率: (110030)40min,同步热分析仪技术参数,