热分析技术及分类.ppt

第五章 热分析;热分析历史 1780年英国的Higgins使用天平研究石灰粘结剂和生石灰受热重量变化。 1915年日本的本多光太郎提出“热天平” 概念。 二战以后，热分析技术飞快发展。 40年代末商业化电子管式差热分析仪问世。 1964年提出“差示扫描量热”的概念。 热分析已经形成一类拥有多种检测手段的仪器分析方法。 ;热分析技术的分类 差热分析 示差扫描量热分析 热重分析 逸出气体分析 热膨胀仪 热－力法 热－光法 电磁热分析 放射热分析等 ;;热分析四大支柱 差热分析、热重分析、 差示扫描量热分析、热机械分析 ——用于研究物质的晶型转变、融化、升华、吸附等物理现象以及脱水、分解、氧化、还原等化学现象。 ——快速提供被研究物质的热稳定性、热分解产物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高聚物的表征及结构性能等。 ;二、差热分析;差热分析原理 热电偶与差热电偶;差热分析原理图;差热分析曲线;2. 差热分析仪 由加热炉、试样容器、热电偶、温度控制系统及放大、记录系统等部分组成。 ;（1）加热炉 ——炉内有均匀温度区，使试样均匀受热； ——程序控温，以一定速率均匀升（降）温，控制精度高； ——电炉热容量小，便于调节升、降温速度； ——炉子的线圈无感应现象，避免对热电偶电流干扰； ——炉子体积小、重量轻，便于操作和维修。 ——使用温度上限1100℃以上，最高可达1800 ℃ 。;（2）试样容器 ——容纳粉末状样品。 ——在耐高温条件下选择传导性好的材料。 ——耐火材料：镍（1300K）、刚玉（1300K）等。 ——样品坩埚：陶瓷材料、石英质、刚玉质和钼、铂、钨等。;（3）热电偶 ——差热分析的关键元件。 ——产生较高温差电动势，随温度成线性关系的变化； ——能测定较的温度，测温范围宽，长期使用无物理、化学变化，高温下耐氧化、耐腐蚀； ——比电阻小、导热系数大； ——电阻温度系数和热容系数较小； ——足够的机械强度，价格适宜。 铜-康铜（长期350℃ /短期500 ℃ ）、 铁-康铜（600/800 ℃ ）、镍铬-镍铝（1000/1300 ℃ ）、 铂-铂铑(1300/1600 ℃ )、铱-铱铑（1800/2000 ℃ ）。;（4）温度控制系统 ——以一定的程序来调节升温或降温的装置， ——1－100K/min，常用的为1－20K/min。 （5）记录系统 ;差热分析仪;3、差热分析曲线 国际热分析协会ICTA （International Confederation for Thermal Analysis ） 差热分析DTA是将试样和参比物置于同一环境中以一定速率加热或冷却，将两者间的温度差对时间或温度作记录的方法。 DTA曲线：纵坐标代表温度差ΔT，吸热过程显示一根向下的峰，放热过程显示一根向上的峰。横坐标代表时间或温度，从左到右表示增加。 ;DTA曲线;差热反应起始温度的确定 外延始点温度;4、影响DTA曲线的仪器因素 ——炉子尺寸 均温区与温度梯度的控制 ——坩埚大小和形状 热传导性控制 ——差热电偶性能 材质、尺寸、形状、灵敏度选择 ——热电偶与试样相对位置 热电偶热端应置于试样中心 ——记录系统精度;5、影响DTA曲线的试样因素 （1）热容量和热导率的变化 应选择热容量及热导率和试样相近的作为参比物 ;（2）试样的颗粒度 ——试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 ——颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm） ;（3）试样的结晶度、纯度和离子取代 ——结晶度好，峰形尖锐；结晶度不好，则峰面积要小。 ——纯度、离子取代同样会影响DTA曲线。 （4）试样的用量 ——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容易掩盖邻近小峰谷。 ——以少为原则。 ——硅酸盐试样用量：0.2－0.3克 ;（5）试样的装填 ——装填要求：薄而均匀 ——试样和参比物的装填情况一致 （6）热中性体（参比物） ——整个测温范围无热反应 ——比热与导热性与试样相近 ——粒度与试样相近（100－300目筛） 常用的参比物：α－Al2O3 （经1270