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熱重分析儀試驗(yàn)結(jié)構(gòu)受影響因素

閱讀:2563      發(fā)布時(shí)間:2018-11-27
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   熱分析是儀器分析的一個(gè)重要分支,它對(duì)物質(zhì)的表征發(fā)揮著不可替代的作用。而我們的熱重分析儀看名稱就知道,它就是一款用于熱分析檢測(cè)神器。

  熱重分析儀是一種利用熱重法檢測(cè)物質(zhì)溫度-質(zhì)量變化關(guān)系的儀器。熱重法是在程序控溫下,測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度(或時(shí)間)的變化關(guān)系。當(dāng)被測(cè)物質(zhì)在加熱過程中有升華、汽化、分解出氣體或失去結(jié)晶水時(shí),被測(cè)的物質(zhì)質(zhì)量就會(huì)發(fā)生變化。這時(shí)熱重曲線就不是直線而是有所下降。通過分析熱重曲線,就可以知道被測(cè)物質(zhì)在多少度時(shí)產(chǎn)生變化,并且根據(jù)失重量,可以計(jì)算失去了多少物質(zhì)。

熱重分析儀

  當(dāng)然熱重分析儀試驗(yàn)不可能一帆風(fēng)順,有些特別的因素也同時(shí)會(huì)影響它的測(cè)量:
 
  1.試樣量和試樣皿
  熱重法測(cè)定,試樣量要少,一般2~5mg。一方面是因?yàn)閮x器天平靈敏度很高(可達(dá)0.1μg),另一方面如果試樣量多,傳質(zhì)阻力越大,試樣內(nèi)部溫度梯度大,甚至試樣產(chǎn)生熱效應(yīng)會(huì)使試樣溫度偏離線性程序升溫,使TG曲線發(fā)生變化,粒度也是越細(xì)越好,盡可能將試樣鋪平,如粒度大,會(huì)使分解反應(yīng)移向高溫。
  試樣皿的材質(zhì),要求耐高溫,對(duì)試樣、中間產(chǎn)物、終產(chǎn)物和氣氛都是惰性的,即不能有反應(yīng)活性和催化活性。通常用的試樣皿有鉑金的、陶瓷、石英、玻璃、鋁等。特別要注意,不同的樣品要采用不同材質(zhì)的試樣皿,否則會(huì)損壞試樣皿,如:碳酸鈉會(huì)在高溫時(shí)與石英、陶瓷中的SiO2反應(yīng)生成硅酸鈉,所以像碳酸鈉一類堿性樣品,測(cè)試時(shí)不要用鋁、石英、玻璃、陶瓷試樣皿。鉑金試樣皿,對(duì)有加氫或脫氫的有機(jī)物有活性,也不適合作含磷、硫和鹵素的聚合物樣品,因此要加以選擇。
 
  2、揮發(fā)物冷凝
  分解產(chǎn)物從樣品中揮發(fā)出來,往往會(huì)在低溫處再冷凝,如果冷凝在吊絲式試樣皿上會(huì)造成測(cè)得失重結(jié)果偏低,而當(dāng)溫度進(jìn)一步升高,冷凝物再次揮發(fā)會(huì)產(chǎn)生假失重,使TG曲線變形。解決的辦法,一般采用加大氣體的流速,使揮發(fā)物立即離開試樣皿。
 
  3、浮力
  浮力變化是由于升溫使樣品周圍的氣體熱膨脹從而相對(duì)密度下降,浮力減小,使樣品表觀增重。如:300℃時(shí)的浮力可降低到常溫時(shí)浮力的一半,900℃時(shí)可降低到約1/4。實(shí)用校正方法是做空白試驗(yàn),(空載熱重實(shí)驗(yàn)),消除表觀增重。
 
  4、升溫速率
  升溫速度越快,溫度滯后越嚴(yán)重,如聚苯乙烯在N2中分解,當(dāng)分解程度都取失重10%時(shí),用1℃/min測(cè)定為357℃,用5℃/min測(cè)定為394℃相差37℃。升溫速度快,使曲線的分辨力下降,會(huì)丟失某些中間產(chǎn)物的信息,如對(duì)含水化合物慢升溫可以檢出分步失水的一些中間物。
 
  5、氣氛影響
  熱天平周圍氣氛的改變對(duì)TG曲線影響顯著,CaCO3在真空、空氣和CO2三種氣氛中的TG曲線,其分解溫度相差近600℃,原因在于CO2是CaCO3分解產(chǎn)物,氣氛中存在CO2會(huì)抑制CaCO3的分解,使分解溫度提高。
  聚丙烯在空氣中,150~180℃下會(huì)有明顯增重,這是聚丙烯氧化的結(jié)果,在N2中就沒有增重。氣流速度一般為40ml/min,流速大對(duì)傳熱和溢出氣體擴(kuò)散有利。

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