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定義:在程序控制溫度下,測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。
兩種類(lèi)型: 1)等溫(或靜態(tài))熱重法:恒溫;2)非等溫(或動(dòng)態(tài))熱重法:程序升溫/降溫
范圍:大多都是室溫~1100℃(1100℃以上需咨詢)
制樣要求:
1)可為粉末、塊狀樣品,20 mg左右,塊體樣品尺寸不要大于直徑3 mm,高2 mm(科學(xué)指南針);
2)粉末、塊狀樣品,≥10g(英格爾檢測(cè));
3)粉末、塊狀樣品,粉末樣品10mg左右,塊狀樣品直徑不超過(guò)3mm,高不超過(guò)2mm,底面平整,質(zhì)量不超過(guò)30mg,液體樣品1mL左右(e測(cè)試)。測(cè)試液體,需在測(cè)試溫度范圍內(nèi)無(wú)有毒有害、污染性及還原性氣體放出,務(wù)必注明樣品熔點(diǎn),含有鹵素(F、Cl、Br、I)以及S、P、酸根、含能等材料,會(huì)污染設(shè)備,需咨詢。
試樣量加大,試樣內(nèi)部溫度梯度也加大,反應(yīng)產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物的擴(kuò)散速率降低,因而會(huì)影響TG曲線的位置和形狀,所以一般在儀器靈敏度允許的范圍內(nèi),可采用盡可能少的試樣來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
氣氛:一般為氮?dú)饣驓鍤獯祾摺?/span>
坩堝選擇:
1)氧化鋁坩堝:這種坩堝適合于熱重測(cè)試,它可以測(cè)試到1600℃,清洗后可以重復(fù)使用;
2)鉑金坩堝:主要使用在測(cè)試溫度超過(guò)600℃的情況下。通常用于TGA測(cè)試或者同步DSC測(cè)試,鉑金坩堝可以測(cè)試到1600℃,需要注意的是金屬樣品可能與鉑金坩堝形成共熔合金,可能會(huì)熔穿坩堝,清潔后,鉑金坩堝可以被重復(fù)使用。
3)鋁坩堝:鋁坩堝在TGA和DSC實(shí)驗(yàn)中使用只能進(jìn)行低溫實(shí)驗(yàn),溫度不能超過(guò)600℃。
非常規(guī)升溫速率、非常規(guī)氣氛等,需要重做基線,每條基線按一個(gè)樣品收費(fèi)。
注:一般進(jìn)行熱重法測(cè)定不要采用太高的升溫速率,升溫速率越大溫度滯后越嚴(yán)重。建議:傳熱差的高分子物試樣一般用5~10 K/min,對(duì)傳熱好的無(wú)機(jī)物、金屬試樣可以用10~20K/min的升溫速率。
測(cè)試結(jié)果:熱重曲線(TG曲線)由TG實(shí)驗(yàn)獲得的曲線,記錄質(zhì)量變化對(duì)溫度的關(guān)系曲線。縱坐標(biāo)是質(zhì)量(從上向下表示質(zhì)量減少) ,橫坐標(biāo)為溫度或時(shí)間。
TG曲線特點(diǎn):定量性強(qiáng),能準(zhǔn)確地測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量變化及變化的速率,不管引起這種變化的是化學(xué)的還是物理的。
(DTG曲線)
從熱重法可衍生出DTG熱重法(Derivative Thermogravimetry),它是TG曲線對(duì)溫度(或時(shí)間)的一階導(dǎo)數(shù)。縱坐標(biāo)為dm/dt,橫坐標(biāo)為溫度或時(shí)間
DTG曲線上出現(xiàn)的各種峰對(duì)應(yīng)著TG線的各個(gè)重量變化階段。
DTG曲線的優(yōu)點(diǎn):
(1)能準(zhǔn)確反映出起始反應(yīng)溫度Ti,大反應(yīng)速率溫度Te和Tf 。
(2)更能清楚地區(qū)分相繼發(fā)生的熱重變化反應(yīng),DTG比TG分辨率更高。
(3)DTG曲線峰的面積精確對(duì)應(yīng)著變化了的樣品重量,較TG能更精確地進(jìn)行定量分析。
(4)能方便地為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算提供反應(yīng)速率(dm/dt)數(shù)據(jù)。
(5)DTG與DTA(差熱分析)具有可比性,通過(guò)比較,能判斷出是重量變化引起的峰還是熱量變化引起的峰。TG對(duì)此無(wú)能為力。
熱重法(TG)測(cè)試的特點(diǎn):
(1)程序控溫系統(tǒng);
(2)高精度的重量與溫度測(cè)量及記錄系統(tǒng);
(3)能滿足在各種氣氛和真空中進(jìn)行測(cè)量的要求;
(4)能與其它熱分析方法聯(lián)用。
應(yīng)用:
熱重法可精確測(cè)定物質(zhì)質(zhì)量的變化,定量分析。
熱重法大致可用于以下幾個(gè)方面:
物質(zhì)的成分分析、物質(zhì)的熱分解過(guò)程和熱解機(jī)理、在不同氣氛下物質(zhì)的熱性質(zhì)、相圖的測(cè)定、水分和揮發(fā)物的分析、升華和蒸發(fā)速率、氧化還原反應(yīng)、高聚物的熱氧化降解、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究等。
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