熱分析(TA)是指用熱力學參數或物理參數隨溫度變化的關系進行分析的方法。國際熱分析協會于1977年將熱分析定義為:“熱分析是測量在程序控制溫度下,物質的物理性質與溫度依賴關系的一類技術。”根據測定的物理參數又分為多種方法。
熱分析技術能快速準確地測定物質的晶型轉變、熔融、升華、吸附、脫水、分解等變化,對無機、有機及高分子材料的物理及化學性能方面,是重要的測試手段。熱分析技術在物理、化學、化工、冶金、地質、建材、燃料、輕紡、食品、生物等領域得到廣泛應用。
優點:
1. 可在寬廣的溫度范圍內對樣品進行研究;
2. 可使用各種溫度程序(不同的升降溫速率);
3. 對樣品的物理狀態無特殊要求;
4. 所需樣品量很少(0.1μg- 10mg);
5. 儀器靈敏度高(質量變化的精確度達10-5);
6. 可與其他技術聯用;
7. 可獲取多種信息。
影響熱分析測量的實驗因素有哪些?
1、升溫速率對熱分析實驗結果的影響
1)對于以TG,DSC曲線表示的試樣的某種反應,提高升溫速率通常是使反應的起始溫度Ti,峰溫Tp和終止溫度Tf增高。快速升溫,使得反應尚未來得及進行,便進入更高的溫度,總成反應滯后(如上圖)。
(2)快速升溫是將反應推向在高溫區以更快的速度進行,即不僅使DSC曲線的峰溫Tp升高,且峰幅度變窄,呈尖高峰。
2、試樣用量與粒度對熱分析實驗的影響
少量試樣有利于氣體產物的擴散和試樣內部溫度的均衡,減小溫度梯度,降低試樣溫度與環境線性升溫的偏差,這是由于試樣的吸、放熱效應而引起的。
3、氣氛對熱分析實驗結果的影響
對于形成氣體產物的反應,如不將氣體產物及時排除,或通過其他方式提高氣氛中氣體產物的分壓,會使反應向高溫移動。氣氛氣的導熱性良好,有利于向體系提供更充分的熱量,提高分解反應的速率。氬、氮和氦這三種惰性氣體導熱率與溫度的關系是依次遞增的。
4、浮力,對流和湍流對TG曲線的影響
樣品支架所處介質空間氣相密度隨溫度的升高二降低,因而浮力減小,表現為表觀增重。對試樣容器來說,朝上流動的空氣引起表觀失重,二空氣湍流引起增重,這與坩堝的尺寸和形狀有關,可借助于試樣容器上方的出氣孔加以調整,但使TG曲線在整個溫度范圍內沒有表觀質量變化是比較困難的。
5、裝樣的緊密程度對實驗結果的影響
試樣在坩堝中裝填的松緊程度會影響熱分解氣體產物向周圍介質空氣的擴散和試樣與氣氛的接觸。
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