热重分析技术简介—TG

橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学1KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China热分析技术简介—热重分析仪（TG）高分子材料分析测试中心近代分析测试技术橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学2KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China主要内容热分析简介TG的定义仪器和基本原理仪器校正实验的影响因素TG的应用TG-IR联用简介橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学3KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China热分析国际热分析协会（ICTA）热分析定义：在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学4KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaICTA热分析方法DSC质量温度热量尺寸力学声学光学电学磁学DTATMADMATG热分析橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学5KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG的定义热重分析法：研究样品在程序升温时，样品失重和加热温度或时间之间关系的一种技术。所有与重量变化有关的物理及化学过程都可以用TG表征。热稳定性原材料鉴定脱水、脱酸填料分析组分分析分解温度分解动力学氧化稳定性橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学6KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG曲线表示方法PA的TG曲线-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5c-DTA/K100200300400500600700Temperature/°C020406080100TG/%-45-40-35-30-25-20-15-10-50DTG/(%/min)Peak:455.5°CMassChange:-100.00%Peak:455.2°CPeak:219.2°COnset:431.5°CEnd:472.9°CexoTG的定义橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学7KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG209F1温度范围：10-1000℃升温速率：0.001-100k/min称重量程：1g最大样品重量：500mg分辨率：0.1ug橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学8KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China基本原理TG内部示意图橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学9KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China零位法热重天平工作原理基本原理橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学10KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China仪器校正基线校正TG必须定期做基线校正，保证测试结果准确。原因：浮力效应以及仪器内部结构因素，使TG基线并不是水平线，如果不扣除，会产生质量上的偏差。气体管路和气体流量改变，以及升温速率改变都会对基线产生影响。橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学11KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China100200300400500600700800Temperature/°C-1.0-0.50.00.5TG/mg基线测试条件气氛：N2气体流速：保护气10ml/min吹扫气20ml/min升温速率：10k/min仪器校正基线校正橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学12KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China100200300400500600700800Temperature/°C-1.0-0.50.00.5TG/mg5K/min10K/min15K/min40K/min仪器校正基线校正橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学13KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China温度和天平校正温度校正的方法测定标准物质熔点，使测定值等于理论值；标准物质有高纯度的铟、锡、铅、锌、铝等。天平校正的方法天平自校准系统。什么时候需要校正？1.样品支架进行过清理或更换；2.仪器移位和重新安装。仪器校正橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学14KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China实验结果的影响因素分解反应随升温速率的加快而移向高温区。分解速度随升温速率加快而增大；对样品检测的灵敏度增大，分辨率降低。一般要求以较慢的升温速率为宜。（中间产物信息）升温速度过慢耗时。（一般选5-20℃/min)升温速度的影响橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学15KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China50100150200250300Temperature/°C708090100110TG/%5℃/min10℃/min20℃/min升温速度对聚酰亚胺内溶剂和单体挥发速度的影响实验结果的影响因素升温速度的影响橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学16KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China360380400420440460480500Temperature/°C020406080TG/%-45-40-35-30-25-20-15-10-50DTG/(%/min)升温速度对聚酰亚胺分解温度和速度的影响实验结果的影响因素升温速度的影响橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学17KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China气氛的影响TG测试使用动态气氛，气氛密度的任何变化都会对TG曲线产生影响，注意基线扣除；一般使用惰性气体，如Ｎ2，He等；研究氧化降解和氧化稳定性时使用空气；空气切换惰性气体时应需要较长排空时间，避免产生氧化；气体流速恒定（保护气10ml/min，吹扫气20ml/min）。实验结果的影响因素橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学18KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China样品几何形状尽可能细；样品与坩埚紧密接触，平铺于坩埚底部；样品尽量少，合适的样品量：5-10mg；样品过多或粒度过大会造成：分解反应移向高温！样品制备要求实验结果的影响因素样品的影响橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学19KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China1.避免会受热爆炸的样品以及会产生爆炸性气体混合物的样品；2.可升华的固体小分子应尽量避免；3.热降解期间会产生大量炭黑烟雾的样品应避免；4.腐蚀性样品，特别是强酸应避免，测试必须用Pt坩埚。5.样品量不低于1mg，一般5-10mg。实验结果的影响因素样品注意事项橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学20KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG的应用原材料鉴定热稳定性脱水、脱酸组分分析分解动力学TG-IR联用简介橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学21KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China原材料鉴定100200300400500600Temperature/°C020406080100TG/%-30-25-20-15-10-50DTG/(%/min)Peak:414.0°CMassChange:-100.02%Onset:393.6°C纯PS的TG曲线TG的应用橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学22KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaPVC、PMMA、HDPE、PTFE和PI的热稳定性比较TG的应用热稳定性研究橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学23KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China100200300400500600Temperature/°C020406080100TG/%NRSBRBRTG的应用热稳定性研究橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学24KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China脱水、脱酸TG的应用草酸钙和草酸镁的TG曲线橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学25KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China[1]EVM400[2]EVM700脱水、脱酸TG的应用橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学26KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG的应用组分分析NR/SBR共混胶料橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学27KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG的应用组分分析NR/SBR共混胶料橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学28KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,ChinaTG的应用组分分析轮胎胶料剖析橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学29KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China热解动力学动力学研究就是确立动力学三因子：活化能E，指前因子A，以及反应级数n。所有动力学方程都是依据以下公式推导：对该式进行不同的数学处理，得到不同的计算方法。TG的应用橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学30KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China单升温速率法模型拟合法:以Achar和Coats-Redfern法为代表，主要通过各种反应模型进行拟合。TG的应用热解动力学Achar法：C-R法：橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学31KeyLaboratoryofRubber-Plastics(QUST),MinistryofEducation,China非模型拟合Caroll-Freeman法：上式是通过将下式取对数，再采用差减法得到：TG的应用热解动力学单