文档介绍：热重分析法(TGA) ,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。所谓变位法,是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系,用差动变压器等检知倾斜度,并自动记录。零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度,然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流,使线圈转动恢复天平梁的倾斜,即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例,这个力又与线圈中的电流成比例,因此只需测量并记录电流的变化,便可得到质量变化的曲线,其原理见图5—1所示。热重分析仪的简单工作原理以P—E公司生产的TGS-2为例加以说明,下图5—2所示。图中左边部分的试样在程序控温下工作。它是把程序发生器发生的控温信号与加热炉中控温热电偶产生的信号相比较,所得偏差信号经放大器放大,再经过PID(比例、积分、微分)调节后,作用于可控硅触发线路以变更可控硅的导通角,从而改变加热电流,使偏差信号趋于零,以达到闭环自动控制的目的,使试验的温度严格地按给定速率线性升温或降温。图中右边为天平检测部分,试样质量变化,通过零位平衡原理的称重变换器,把与质量变化成正比的输出电流信号,经称重放大器放大,再由记录仪或微处理机加以记录。图中其他为热重天平辅助调节不可缺少的部分,温度补偿器是校温时用的;称量校正器是校正天平称量准确度用的;电调零为自动清零装置;电减码为如需要可人为扣除试样重量时用;微分器可对试样质量变化作微分处理,得到质量变化速率曲线。,试样量要少,一般2~5mg。一方面是因为仪器天平灵敏度很高(),另一方面如果试样量多,传质阻力越大,试样内部温度梯度大,甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温,使TG曲线发生变化,粒度也是越细越好,尽可能将试样铺平,如粒度大,会使分解反应移向高温。试样皿的材质,要求耐高温,对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的,即不能有反应活性和催化活性。通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。特别要注意,不同的样品要采用不同材质的试样皿,否则会损坏试样皿,如:碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的SiO2反应生成硅酸钠,所以象碳酸钠一类碱性样品,测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。铂金试样皿,对有加氢或脱氢的有机物有活性,也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品,因此要加以选择。,温度滞后越严重,如聚苯乙烯在N2中分解,当分解程度都取失重10%时,用1℃/rnin测定为357℃,用5℃/min测定为394℃相差37℃。升温速度快,使曲线的分辨力下降,会丢失某些中间产物的信息,如对含水化合物慢升温可以检出分步失水的一些中间物。,图5—3所示是CaCO3在真空、空气和CO2三种气氛中的TG曲线,其分解温度相差近600℃,原因在于CO2是CaCO3分解产物,气氛中存在CO2会抑制CaCO3的分解,使分解温度提高。聚丙烯在空气中,150~180℃下会有明显增重,这是聚丙烯氧化的结果,在N2中就没有增重。气流速度一般为40ml/min,流速大对传热和溢出气体扩散有利。