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Diamond DSC培训教材钱义祥珀金-埃尔默有限责任公司2005.07.27 热分析怎样来解决你的问题！ 你的问题怎样用热分析来解决 一、基础知识 热分析物理基础和热分析方法 1.定义 2.热分析的物理基础 3.热分析方法 热分析是在程序温度下，测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术 热分析物理基础 热力学第一定律：能量守恒与转化定律 热力学第二定律：不可逆性 从热力学概念出发，热是什么？ 热是当系统与环境的温度存在差异时，在系统与环境之间所传递或交换的能量(传导、对流、辐射) 物质以一定方式受热后，会使物质的温度升高或发生结构的变化和化学反应 固体受热后，其热物理性质包括运输性质（导热系数、热膨胀系数、热辐射性质等）和热力学性质（比热容等）发生变化 物质受热到一定温度发生熔融、凝固、结晶、软化、升华、凝华、玻璃化转变、居里点转变、热释电效应…… 热分析方法 差示扫描量热法 —— DSC 热重法 —— TG 热机械分析 —— TMA 动态热机械分析 —— DMA ……… 热重法 在程序温度下，测量物质的质量与温度关系的技术 差热分析 在程序温度下，测量物质和参比物的温度差与温度关系的技术 差示扫描量热仪 在程控温度下，测量输入到物质和参比物之间的功率差与温度关系的技术 热机械分析仪 用来测量样品在非振荡载荷作用下，其样品的形变与时间、温度等函数关系的一种仪器。 动态热机械分析仪 是用来测量样品在周期交变应力作用下，其动态力学性能与时间、温度、频率等函数关系的一种仪器 PE公司最新热分析仪器 Pyris Diamond系列： DSC TG/DTA TMA DMA Pyris系列： TGA 1 6DSC 6TGA 热分析仪可以用于科学研究、产品开发、质量控制等多个领域。适用于生化样品、高分子材料、无机材料、矿物、含能材料、药物、食品等各种固体、液体或粉末状样品 热分析可以获得以下重要信息 熔点 熔融热 固化度、固化反应速率 相转变温度 相转变热焓 玻璃化转变 纯度 比热 反应热 氧化诱导期 反应动力学 活化能测定 结晶时间及结晶温度、结晶度 组分分析 添加剂含量、填料含量 分解温度 氧化稳定性 与红外、质谱联用，对分解逸出气分析 软化温度 膨胀系数 体积的膨胀与收缩 应力/应变的函数关系 薄膜/纤维的拉伸与收缩 材料的动态力学性能 模量、柔度 相变角、损耗因子、阻尼特性 次级转变 凝胶化 二、Diamond DSC仪器介绍 功率补偿型DSC和热流型DSC Comparison of Heat Flux and Power Compensation DSC 三、影响热分析测量的实验因素 1、升温速率 升温速率对差热曲线的影响已有较多的研究，它可以影响峰的形状、位置和相邻峰的分辨力。下图为某一高能氧化剂在不同升温速率下的DTA曲线。 实验结果表明程序升温速率越大，峰的形状越陡，峰顶温度越高。 同时随着升温速率的增大，相邻峰之间的分辨率下降，如下图。 2、气氛的影响 不同性质的气氛如氧化性、还原性和惰性气氛对DTA曲线的影响是很大的，例如在空气和氢气的气氛下对镍催化剂进行差热分析，所得到的结果截然不同。在空气中镍催化剂被氧化而产生放热峰。 对于可逆反应，气氛的流速对DTA曲线也有较大影响（包括动态和静态）。实验表明，在静态和动态气氛中，CaCO3的热分解的DTA曲线有着明显的变化，这主要由于CaCO3的热分解反应是可逆反应：CaCO3（s） CaO（s）+ CO2（g），分解产物CO2被气流带走时，反应的可逆平衡遭到破坏，导致分解吸热峰向低温方向移动。在所通入的气流中，由于He气的扩散速度比N2气大，所以在通入He气的情况下CaCO3的热分解峰的温度更低。 3、坩埚材料的影响 差热分析中，对坩埚材料的要求主要有：坩埚材料对试样、产物（包括中间产物）、气氛等都是惰性的，并且不起催化作用。 在DTA测量中通常所采用的坩埚材料大致有：玻璃、陶瓷、石英、铝和铂等。对于碱性物质（如Na2CO3）不能使用陶瓷类坩埚。由于含氟的高聚物（聚四氟乙烯等）与硅形成硅的化合物，也不能采用这类坩埚。虽然铂具有高热稳定性和抗腐蚀性，尤其在高温使用时往往选用铂坩埚，但是必须注意它并不适用于含有磷、硫和卤素的试样。此外，铂对许多有机、无机反应有催化作用，如铂坩埚对棉纤维、聚丙烯腈降解产物有催化氧化作用。如果忽略铂的这种重要性质，可导致严重的误差。 4、试样的影响 在差热分析中试样的热传导性和热扩散性都会对DTA曲线产生较大的影响。如果涉及有气体参加或释放气体的反应，还和气体的扩散等因素有关。显然这些影响因素与试样的用量、粒度、装填的均匀性和密实