简称 TMA
测量的物理量 力学量 长度变化L或体积变化V
DMA —
模量G，内耗tan 声学量
— 光学量 — 电学量 — 磁学量
4
热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）续
热分析方法
热重法-差热分析 热重法-差示扫描量热法 热重法/质谱分析 热重法/傅立叶变换红外光谱法 热重法/气相色谱法 微区热分析
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功率补偿式差示扫描量热仪示意图
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典型的DSC曲线
注：按热力学惯例，曲线向上为正，表示吸热效应； 向下为负，表示放热效应。
纵坐标：热流率（dH/dt）
曲线离开基线的位移代表样品 吸热或放热的速率（mJ·s-1）
曲线中峰或谷包围的面积代 表热量的变化。
横坐标：时间（t）或温度（T）
DSC可以直接测量样品在发生物理或化学变化时的热效应。
压力对MgSO4 7H2O的DTA曲线的影响 （氮气压力，升温速率10℃/min）
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装样方式的影响
装样较疏松 装样较实
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样品粒度的影响
原样 轻度研磨 细研磨
研磨时间的影响
高岭土
AgNO3粒度对DTA曲线的影响
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参比物稀释样品的影响
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第三节 差示扫描量热法
一、基本原理与差示扫描量热仪 差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，
依据：峰面积。反映物质的 热效应（热焓）
（1）分析测定混合物中各组分 （化合物、物相）的相对含 量；
（2）定量或半定量测定化合物 的热化学参数（如热焓、比 热容等）。
（3）借助标准物质，说明吸热 或放热峰的面积与化学反应、 转变、聚合、熔化等热效应 的关系。
确定峰面积的作图法
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3. 测定相图
测定的相图
TG或TGA 质量变化m
等温质量变化测量
逸出气体检测
EGD
逸出气体分析
EGA
放射热分析
差热分析 升温曲线测量
DTA
温度差T或温度
差示扫描量热法
DSC
热量Q，热容cp
温度调制式差示扫描量热法 MTDSC
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热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）续
热分析方法 热机械分析
热膨胀法
针入度法 动态热机械分析 热发声法 热传声法 热光学法 热电学法 热磁学法
量
分
数
V 温 度 差 ， 微 伏
日本理学TAS-100型热分析仪测定
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四川三台钠化蒙脱石的TG-DSC曲线
V/mg
德国耐驰STA 449 C型综合热分析仪测定
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聚苯乙烯的TG-DTA曲线
梅特勒-托利多TGA-SDTA851型热分析仪测定
14
微波加热膨胀蛭石DSC-TGA曲线
美国TA仪器公司SDTQ600同步热分析仪测定
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二、DTA曲线分析与应用
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
现象
吸热 放热
现象
吸热 放热
结晶转变
oo
化学吸附
o
熔融
o
析出
o
气化
物
理
升华
的
原
吸附
因
脱附
o
脱水
o
化
o
学
分解
oo
的
o 原 氧化度降低
o
因
o
氧化（气体中）
o
吸收
o
还原（气体中） o
氧化还原反应 o o
16
定性分析，定量分析，测定相图，测定熔点，测定玻璃化 转变温度，研究化学反应动力学等。
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热重曲线（TG曲线或TGA曲线）。
质量百分率(%)
质量(重量)（mg）
温度(C )
时间（min）
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梅特勒-托利多SDTA热重-差热同步分析仪上测定
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二、热天平
热天平（热重分析仪）：用于热重法的装置。 组成：天平、加热炉、程序控温系统与记录仪等。 热天平测定样品质量变化的方法有变位法和零位法 变位法：利用质量变化与天平梁的倾斜成正比的关系，用
第十三章 热分析法
Thermal Analysis
第一节 概述 第二节 差热分析 第三节 差示扫描量热法 第四节 热重法
西南科技大学 张宝述
1
第一节 概述
热分析（thermal analysis，TA）：在程序控温 （和一定气氛）下，测量物质的某种物理性质与 温度或时间关系的一类技术。 （GB/T 64252008 热分析术语）
所谓程序控制温度(简称“程序控温”)，就是把 温度看着是时间的函数。
所谓的“物理性质”，包括物质的质量、温度、 热学、尺寸（长度、体积）、声学、光学、电Байду номын сангаас、 磁学、力学等性质。
2
热分析方法的分类（GB/T 6425-2008 热分析术语）
热分析方法 热重法或热重分析
动态质量变化测量
简称
测量的物理量
预聚物的转变温度：206℃
双酚A型聚砜-聚氧化丙烯多嵌段共聚物
（BPS-1）系列样品的DSC曲线
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第三节 热重法
一、基本原理 热重法（Thermogravimetry，TG），热重分析
（Thermogravimetric Analysis，TGA）：在程 序控温和一定气氛下，测量物质的质量与温度或时间关 系的技术。 动态质量变化测量（温度扫描型）dynamic masschange determination（temperaturescanning mode）：在程序升、降温和一定气氛下， 测量试样质量随温度T变化的技术。 等温质量变化测量（等温型）isothermal masschange determination（isothermal mode）： 在恒温T和一定气氛下，测量试样质量随时间t变化的技 术。
DTA曲线
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4、利用DTA曲线测定高分子材料的熔点Tm，玻璃化转变温度Tg等 外延始点对应的温度
玻璃化转变温度Tg 不是这点对应的温度
聚苯乙烯的DTA曲线
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三、影响DTA曲线的主要因素
影响DTA曲线的峰形、出峰位置和峰面积的因素，大体 可分为： 仪器因素 操作因素
仪器因素： 炉子的结构与尺寸 坩埚材料与形状 热电偶性能等
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同步热分析仪
Simultaneous TGA/DSC (SDT)
型 号：SDT Q600 生产厂家：美国TA仪器公司 TA Instruments-Waters LLC, USA
学校分析测试中心有该仪器
主要技术指标: 1．同步TG/DTA/DSC测试。 2．温度范围：室温~1500℃。 3．样品容量：0~200mg；天平灵敏度：0.1μg；称重准确度：优于±1.5%； DTA灵敏度：0.001℃；温度准确度：优于±2℃；天平量热精度/准确度：±2 % （根据不同的金属标样）。 4．加热速率：室温至1000℃，0.1~100℃/min；室温至1500℃， 0.1~25℃/min。 5．反应性气体（独立进气管），可进行氧化性、还原性、惰性和反应性气体试验。
放热效应exothermic effect，EXO
基线相当于T=0， 样品无热效应发生 吸热效应endothermic effect，ENDO
向下的峰，表示吸热，有时叫吸热谷
横坐标：温度T（K或℃ ），或时间t（分钟，min）
典型的DTA曲线
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新疆蛭石的TG-DTA曲线
失
TG曲线
重
百
分
率
或
叫
质
DTA曲线
DTA曲线特征：吸热与放热峰的个数、形状及相应的温 度等。
1. 定性分析 （1）确定吸热或放热效应的物理化学归属 （2）化合物定性分析、物相定性分析（鉴别物质）
依据：峰温、峰形和峰数目
方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物（或物相）的 标准DTA曲线对照。 标准卡片：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片约 2000张和麦肯齐(Mackenzie)制作的卡片1662张(分 为矿物、无机物与有机物三部分)。 自制卡片
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三、微商热重（DTG）曲线
微商热重曲线（derivative thermogravimetric curve，DTG curve）：由热天平测得的数据，以质量 变化速率与温度（扫描型）或时间（恒温型）的关系图示。
表示质量随时间（或温度）的变化率（失重速率）与温度 （或时间）的关系。
以微商热重曲线表示结果的热重法称为微商热重法。
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二、热量变化与曲线峰面积的关系
样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为
m·H=K·A
式中，m——样品质量；
H——单位质量样品的焓变； A——与H相应的曲线峰面积；
K——修正系数，称仪器常数。
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三、DSC的应用
影响DSC曲线的因素与DTA相同。 DSC的应用与DTA相同。 特点：与DTA相比，DSC的分辨率高，灵敏度高，定量准确度 高。
升温速率 记录纸速、量程（现代仪器都是计算机记录，可不考虑）
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升温速率对DTA曲线的影响
影响曲线的峰位
影响曲线的分辨
影响曲线的峰幅度
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气氛的影响
在氧气中
含水硫酸钙在空气和水 气中的DTA曲线
在氮气中
氧（上图）和氮（下图）气氛对 Al2O3与2.5%褐煤混合物DTA曲 线的影响
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气体压力的影响
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微商热重曲线与热重曲线的对应关系 DTG曲线
TG曲线
钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线
微商曲线上的峰顶点（d2m/dt2=0，失重速率最大值点）与热 重曲线的拐点相对应。 微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等，微商热重曲线 峰面积则与失重量成正比。