差熱分析儀是一種在程序控制溫度下測量物質(zhì)與參比物質(zhì)之間作為溫度函數(shù)的溫差的儀器。它由程序控制部分、爐體和記錄儀組成,可由計算機控制并打印測試報告。熔鹽相圖是研究熔鹽熱力學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的重要依據(jù),也是熔鹽電解、電鍍和熔鹽高能電池電解液選擇的基本依據(jù)。
差熱分析是一種廣泛使用的確定熔鹽相圖的方法。具有設備簡單、操作方便、檢測效率高、重現(xiàn)性和靈敏度好等特點。熱重分析儀可廣泛用于測定物質(zhì)的特征溫度和熱反應過程中吸收或放出的熱量,包括物質(zhì)的相變、分解、結(jié)合、凝固、脫水、蒸發(fā)等物理或化學反應。廣泛應用于無機、硅酸鹽、陶瓷、礦物金屬、航天耐溫材料等領域,是無機、有機、特別是高分子聚合物、玻璃纖維增強塑料等熱分析的重要儀器。
影響熱重分析儀的因素:
1.樣品數(shù)量和樣品托盤:對于熱重測定,樣品量較少,一般為2~5mg。一方面,儀器天平的靈敏度非常高。另一方面,如果樣品體積大,傳質(zhì)阻力越大,樣品內(nèi)部的溫度梯度就越大,甚至樣品的熱效應都會使樣品溫度偏離線性加熱程序,從而改變TG曲線。粒度越細越好。如果粒徑大,分解反應將轉(zhuǎn)移到高溫。樣品盤的材料應耐高溫,對樣品、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品和大氣呈惰性,即不能具有反應活性和催化活性。常用的樣品盤有鉑金、陶瓷、石英、玻璃、鋁等。需要注意的是,不同的樣品應使用不同材質(zhì)的樣品盤,否則會損壞樣品盤。對于堿性樣品,如碳酸鈉、鋁、石英、玻璃和陶瓷樣品盤不應用于測試。鉑金樣品盤不適用于含有磷、硫和鹵素的聚合物樣品,因為它對氫化或脫氫有機化合物具有活性。
2.加熱速度:熱重分析儀升溫越快,溫度滯后越嚴重。例如,如果加熱速度快,曲線的分辨率會降低,一些中間產(chǎn)品的信息會丟失。例如,如果加熱速度較慢,可以檢測到一些逐漸失水的中間產(chǎn)品。
3.氣氛影響:熱天平周圍氣氛的變化對TG曲線有顯著影響。CaCO3在真空、空氣和CO2氣氛中的TG曲線相差近600°C,因為CO2是CaCO3的分解產(chǎn)物。大氣中CO2的存在會抑制CaCO3的分解,提高分解溫度。聚丙烯在150-180°C空氣中的增重是聚丙烯氧化的結(jié)果,而在N2中則不然。風速一般為40ml/min,高流速有利于傳熱和溢流氣體擴散。
4.揮發(fā)物的冷凝:熱重分析儀的分解產(chǎn)物會從樣品中揮發(fā)出來,并經(jīng)常在低溫下重新冷凝。如果它們凝結(jié)在懸掛的金屬絲樣品盤上,測得的重量損失將非常低。當溫度進一步升高時,冷凝水再次揮發(fā),會造成假失重,使TG曲線變形。解決方法是增加氣體流速,使揮發(fā)物立即離開樣品盤。
5.浮力:浮力的變化是由于樣品周圍氣體的熱膨脹,導致相對密度和浮力降低,樣品的表觀重量增加。