分类
根据热分析协会(ICTA)的归纳分类，目前热分析 法共分9类17种，其中主要和常用的热分析方法是热 重法(Thermogravimetry，TG)，差热分析法 (Differential Thermal Analysis，DTA)，差示扫描 热量法(Differential Scanning Calorimetry，DSC)。
影响TG曲线的主要因素
二、实验条件 1.升温速率
升温速率是对热重法影响最大的因素。升温速率越大， 所产生的热滞后现象越严重，往往导致TG曲线上的起始温 度和终止温度偏高，使测量结果产生误差，因而选择适当 的升温速率，对于检测中间产物极为重要。
影响TG曲线的主要因素
2.气氛流量 热重法通常可在静态或动态气氛下进行测试。在静
DSC曲线
差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热 或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标， 以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学 参数。
按测量方法分类
1. 功率补偿性 测量输入试样与参比物的功率差 有外热式和内热式 2. 热流型 试样与参比物的温差 外加热式
热分析技术原理
样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量，这 个微小的电量经过放大器放大后，送入记录仪记录；而电 量的大小正比于样品的重量变化量。当被测物质在加热过 程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的 物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有 所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少 度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物 质。
概况与地位
热分析方法是仪器分析方法之一，它与紫外分光光度 法、红外光谱分析法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱 法、电子能谱分析法、扫描电子显微镜法、质谱分析法 和色谱分析法等相互并列和互为补充的一种仪器分析方 法。
发展历史
古埃及
1780年英国 Higgins
现在
1953 美国 Teitelbaum
应用范围
广泛应用于测定物质在热反应时的特征温度及吸收或放 出的热量，包括物质相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸 发等物理或化学反应。广泛应用于无机、硅酸盐、陶瓷、 矿物金属、航天耐温材料等领域，是无机、有机、特别是 高分子聚合物、玻璃钢等方面热分析的重要仪器。
应用实例
第四章 差示扫描量热法
简介
差热分析法基本原理
物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往 会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱 附等物理或化学变化，并伴随有焓的改变，因而产生热 效应，其表现为样品与参比物之间有温度差。记录两者 温度差与温度或者时间之间的关系曲线就是差热曲线 （DTA曲线）。
差热分析法基本原理
等温结晶DSC曲线
t ( dt )dt
1- tid dt c
第五章 影响热分析曲线的主要因素
主要影响因素
主要影响因素为仪器、实验条件和试样。
影响TG曲线的主要因素
一、仪器因素 1.浮力
由于气体的密度在不同的温度下有所不同，所以随 着温度的上升，试样周围的气体密度发生变化，造成浮 力的变动。
市场型号及应用范围
2.差热分析仪
DZ3332 高温差热分析仪、DZ3320A 差热分析仪
应用于各类材料与化学领域的新品研发，工艺优化与质 检质控等。
市场型号及应用范围
3.差示热量扫描仪
DSC-100 差示热量扫描仪 DSC-200 降温扫描-差示热量扫描仪 DSC-200L 液氮降温扫描-差示热量扫描仪 DSC-100L 差示热量扫描仪
影响TG曲线的主要因素
2.试样用量 同一试样在试样量不同时TG曲线存在差异。因此
为了减小影响，试样用量应在热分析仪灵敏度范围内 尽量少，这样可以得到准确度、分辨率、重复性较好 的TG曲线。
影响因素
影响TG曲线的主要因素
3.试样粒度 试样粒度不同，对气体产物扩散的影响也不同，
从而导致反应速度和TG曲线形状的改变。粒度大，往 往得不到较好的TG曲线;粒度越小，反应速度越快。 同时粒度越小不仅使热分解温度偏低，而且也可使分 解反应进行得越完全。为了得到较好的试验结果，要 求试样粒度均匀。
热分析技术
周玉莹
2019年11月7日
目录
1 热分析技术的发展 2 热重分析法 3 差热分析法 4 差示扫描量热法 5 影响热分析曲线的主要因素 6 热分析技术在物理-化学变化中应用范围 7 热分析曲线
第一章 热分析技术的发展
热分析指
温度程序控制条件下，测量物质质量与温度之间的 关系用于研究材料的热稳定性和组份技术。
DTA与DSC相似点
DSC与DTA差别
DSC应用范围
可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、 反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚 物结晶度、样品纯度等。
差示热量扫描仪
DSC特点
差示扫描量热法使用温度范围宽（-175~725℃）、 分辨率高、试样用量少，且适用于无机物、有机化 合物及药物分析。
差热分析法基本原理
差热分析（Differential Thermal Analysis—DTA） 法是一种重要的热分析方法，是指在程序控温下，测量物 质和参比物的温度差与温度或者时间的关系的一种测试技 术。
差热分析法发展史
最早的差热分析仪器是1887年Le Chatelier为了研究粘 土矿物而制作的，该装置使用时一边加热一边用光学自动记 录仪记录物质的温度，完全靠手工操作，因此误差很大。 1899年英国的W.C.Roberts-Austen（罗卜兹-奥斯坦）第一 次采用示差法进行了仪器改造。目前的仪器测试范围可用190℃到2000℃以上，可控制测试气氛和压力，并可和其他 仪器组合使用。
重热法的特点
定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速 率，可以说，只要物质受热时发生重量的变化，就可以 用热重法来研究其变化过程。
ZRY-2P热重分析仪
仪器基本组成
1.天平测试系统 2.微分系统 3.差热测试系统 4.温度控制系统 5.气氛系统 6.炉子及炉子调节结构 7.数据处理系统
第三章 差热分析法
E
K e
(T1
T2 )Ln
n1 n2
差热曲线提供信息
峰的位置
峰的面积
峰的形状
峰的个数
温度 种类
试样焓变
体 现
起始温度 峰的方向
过程动力学
理化性质
差热分析仪结构示意图
差热分析仪
装置结构组成
1.加热系统 2.温度控制系统 3.信号放大系统 4.差热系统 5.记录系统气氛控制 6.系统和压力控制系统
DSC曲线
DSC具体应用
大范围：高分子、液晶、食品工业、医药和生物 领域。
在高聚物中应用非常广泛，其中有结晶度的测定、 成分检测、氧化诱导期的测定、取向度的估算、玻璃 化转变的研究、结晶速率分析和固化反应的动力学研 究
等温结晶过程研究
将熔融状态的试样骤冷，随后将得到的非晶试样 在熔点以下某一温度处恒温，利用DSC测定恒温过程 热量变化率岁时间的变化，该发为研究等温结晶过程
章节概述
凡是在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化 而产生吸热或者放热效应的物质，均可以用差热分析 法加以鉴定。
水
对于含吸附水、结晶水或者结构水的物质，在加热过程
中失水时，发生吸热作用，在差热曲线上形成吸热峰。
DSC测量的是与材料内部热转变相关的温度、热流的关 系，应用范围非常广，特别是材料的研发、性能检测与质 量控制。材料的特性:如玻璃化转变温度。冷结晶、相转 变、熔融、结晶、热稳定性、固化 交联、氧化诱导期等。
第二章 热重分析法
热重分析仪基本原理
热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或 时间)的变化关系。检测质量的变化最常用的办法就是 用热天平，测量的原理有两种，可分为变位法和零位法。

影响因素
影响TG曲线的主要因素
4.热天平灵敏度 热天平的灵敏度是影响TG曲线的关键性因素。灵敏
度越高，试验时使用的试样重量就可以越少，热分解产 生的中间化合物的重量平台就越清晰，分辨率也就越高。
影响TG曲线的主要因素
三、试样的影响 1.煤样
在相同的升温速率下燃烧，不同煤样挥发分析 出的时间、温度和最大释放速度并不相同。
l955美国 Boersma
1786英国 Edgwood
1915 日本 本多光太郎
1887法国Le chatelier
1889英国 Robert
市场型号及应用范围
1.热重分析仪
TGA-101热重分析仪、TGA-103热重分析仪、TGA-105热重分析仪。
应用于热稳定性、分解过程、吸附与解吸、氧化与还 原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发 物、反应动力学。
3.挥发物的冷凝 热重分析法所用试样在受热分解或升华时，逸出
的挥发分通常在热分析仪的低温区冷凝，这不仅污染 仪器，还会使试验结果产生偏差。
影响TG曲线的主要因素
4.温度的测量与标定 在热重分析仪中，由于试样不与热电偶直接接触，试
样的真实温度与测量温度之间存在一定差别;再者，当升 温和反应时所产生的热效应常使试样周围的温度分布不均， 因而引起较大的温度测量误差。
影响TG曲线的主要因素
2.对流 对流影响主要是当热天平加热时，随着炉温的升
高，使炉内试样周围的气体各点处所受热的温度不均， 从而导致较重气体向下移动，其形成的气流冲击试样 支持器组件，产生表观增重现象;较轻气体向上移动， 其形成的气流把试样支持器向上托，产生表观失重现 象。
影响TG曲线的主要因素
影响TG曲线的主要因素
4.其它 试样的制备条件、干燥和保存条件、分解气氛对坩
埚的反冲力、分解气氛的密度、试样的反应热、热导性、 比热容等都对TG曲线有影响，但这些影响与其它影响因 素相比较小。