第1章热分析方法第一二节TGDTG.ppt

高分子近代测试技术 绪 论 绪 论 第一章 热分析方法 第一节 热分析技术的概述 几种主要的热分析技术 第一节 热分析技术的概述 二、热分析的主要优点 1. 可在宽广的温度范围内对样品进行研究； 2. 可使用各种温度程序（不同的升降温速率）； 3. 对样品的物理状态无特殊要求； 4. 所需样品量可以很少（0.1?g - 10mg）； 5. 仪器灵敏度高（质量变化的精确度达10-5）； 6. 可与其他技术联用； 7. 可获取多种信息。 第二节 热重法(TG)、微商热重法（DTG )及其在高分子材料上的应用 2.1 TG及DTG的测试原理 热重法(TG，Thermogravimetry） —— 在程序控温下，测量物质的质量与温度（或时间）关系。 微商热重法(DTG, Derivative Thermogravimetry ) —— 将所得到的TG曲线对温度或时间取一阶导数。 热重仪结构及原理 近代热天平原理图 热重分析曲线及影响因素 TG曲线形状图 举例 2.2 影响热重测定的因素 2.2 影响热重测定的因素 2.2 影响热重测定的因素 课堂小测试： 简单绘出TG及DTG曲线的形状，并描述从曲线上所得的信息。 TG及DTG在高分材料研究中的应用 2.3 TG及DTG在高分材料研究中的应用 可得到的信息包括： 配方的组成 聚合物的热稳定性 聚合物热裂解机理 聚合物共混及共聚 聚合物某些化学反应动力学 ……………… （5）ISO法和ASTM法 a. ISO（国际标准局）法 在TG曲线上找出失重20%与50%两点，E和G两点；将两点连起来与基线延长线相交得交点B(此点有时就是外推始点），点B的温度就定义为分解温度。 b. ASTM（美国材料测试协会）法 在TG曲线上找出失重5%与50%两点，F和G两点；将两点连起来与基线延长线相交得交点C，点C的温度定义为分解温度。 含有31%的增塑剂 2.3.4 高分子材料固化过程分析 课堂小测试： 1、 纯PVC分别在200℃和420℃附近开始各有一个失重过程，对应的失重量分别为60%和40%。 现有一个碳酸钙含量为10wt%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请划出其热重（TG）曲线和微商热重（DTG）曲线示意图（假设碳酸钙在测试温度范围内不发生分解），并作出简要说明。 2、天然橡胶（NR）是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但因含有大量不饱和键而易于热氧老化。因此NR配方中常加入防老剂D来抑制或延缓氧化反应，提高其热稳定性。 请说明如何应用TG来比较加与不加防老剂D的天然橡胶制品的热稳定性，并画出示意图（已知：纯天然橡胶的起始分解温度约为200℃，外推终止温度约为313℃，超过350℃后失重率为100%）。 （2）关键温度表示法 起始分解温度 外推起始温度 外推终止温度 终止温度 失重率为5%的温度 失重率为10%的温度 失重50%时的温度又称半寿温度 2.3.1 高分子材料热稳定性的评定 重复性最好 2.3.1 高分子材料热稳定性的评定 （3）ipdt（积分程序分解温度）法 1961年Doyle提出测量材料热稳定性的半定量方法，即根据起始温度到终止温度之间整条TG曲线失重的积累值来描述热稳定性。 假想的热稳定性的温度指标： Ta* = 875 a* + 25 其中：a* = OXECY / OXNY 考虑到填料的影响： ipdt = 875 a*k* + 25 K* = FBCY / FBDY 热稳定性综合指数，重现性好 图1-6 积分准则特征温度确定法 25 900 Y D N E F B C O X Ta* T/℃ ipdt （4）最大失重速度法 也就是DTG（比较DTG曲线的峰顶温度Tp) DTG曲线示意图 T（t） dw/dt Tp 2.3.1 高分子材料热稳定性的评定 最大失重速率温度 图1－10 聚酯与羊毛纺织物中聚酯分解温度与羊毛含量的关系 2.3.1 高分子材料热稳定性的评定 ASTM法 ISO法 2.3. 2 高分子材料的配方分析 聚合物基体：如PP、PVC等 增塑剂：如DOP/DBP，挥发温度分别为380 ℃ /340 ℃ 抗氧剂：微量，难以检测 高分子材料配方组成 交联剂：微量，难以检测 填料：碳酸钙、滑石粉、玻纤等 炭黑在N2中不失重，在空气中氧化成CO2气体 溶剂：水/芳烃/醇/酯/酮类溶剂，有相应的挥发温度 ……………………