第5章 热分析ppt课件.ppt

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1、第五章热分析第一节热分析概述一、热分析技术及分类热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、机械、声学、电学及磁学性质等。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。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。热分析历史二战以后差热分析

2、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技术的分类热分析技术分类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。热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况，解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试样

3、作的热分析曲线尤其困难。目前，解释曲线最现实的办法就是把热分析与其它仪器串接或间歇联用，常用气相色谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X光衍射仪等对逸出气体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线的分析，从而推断出反应机理。与其它技术的联用性第二节差热分析(DTA)DifferentialThermalAnalysis——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。参比物：在测定条件下不产生任何热效应的惰性物质差热分析5.2.1差热分析原理热电偶与差热电偶将两个反极性的热电偶串联

4、起来，就构成了用于测定两个热源间温度差的温差热电偶。差热分析原理图将差热电偶的一个热端插在被测试样中，另一个热端插在待测温度区间内不发生热效应的参比物中，试样和参比物同时升温，测定升温过程中两者的温度差。差热分析曲线温差温度1.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2、试样3、参比物4、测温元件5、温差热电偶6、测温元件7、温控元件差热分析仪2、差热分析曲线国际热分析协会ICTA（InternationalConfederationforTherm

5、alAnalysis）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曲线基线、峰、峰宽、峰高、峰面积。基线：△T近似等于0的阶段。峰：指曲线离开基线又回到基线的部分，包括放热峰和吸热峰。峰宽：峰的温度间距。峰高：表示试样与参比物之间的最大温差，峰顶到基线的垂直距离。差热反应起始温度的确定外延始点温度：指峰的

6、起始边陡峭部分的切线与外沿基线的交点。国际热分析协会（ICTA）采用外延起始温度表示反应的起始温度。典型的DTA曲线——炉子尺寸均温区与温度梯度的控制——坩埚材料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5.2.2影响DTA曲线的因素1、仪器方面的因素2、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反应前基线低于反应后基线，表明反应后试样热容减小。反应前基线高于反应后基线，表明反应后

7、试样热容增大。（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（4）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（5）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12

8、70K煅烧的高纯氧化铝粉，α－Al2O3晶型）3、影响DTA曲线的操作因素（1）加热速度加热速度快，峰尖而窄，形状拉长，甚至相邻峰重叠。加热速度慢，峰宽而矮，形状扁平，热效应起始温度超前。升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响合适过快（2）压力和气氛——对体积变化大试样，外界压力增大，热反应温度向高温方向移动。——气氛会影响差热曲线形态，一般采用动态气氛。（1）含水矿物的脱水——普通吸附水脱水温度：100－110℃。——层间结合水或胶体水：400℃内，大多数200或300℃内。——架状结构