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1 目录热分析 - 应用篇热分析技术在化学电池行业的应用 ( 上 ) 1 热分析应用实例集锦...3 石蜡相变材料 PCM 的熔融导热性能测试钛镍钯形状记忆合金的相变测试银合金的熔融结晶测试热分析 - 软件篇热分析高级软件家族新成员 : 组分动力学软件 ( 上 )..6 热分析 - 硬件篇新品推荐 :STA449F3.. 8 热分析 - 实验技巧 DMA 242 C 使用与维护 ( 一 ).11 TG 和 DSC 测试经验分享 ( 一 ).. 13 DSC 比热测试方法 ( 上 ) 14 培训与交流热分析仪器高级操作与应用技巧培训.. 15 ============================== 耐驰热分析通讯 Vol. 1, 2009 主编 : 曾智强编辑 : 徐梁, 张红, 焦联联, 朱明峰, 施巨峰本期编辑 : 徐梁耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司应用实验室上海市外高桥保税区富特北路 456 号 1 号楼 3 层 A 部位

2 热分析技术在化学电池行业的应用焦联联耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司摘要 : 电池是将物质化学反应产生的能量直接转换成电能的一种装置在充电时它将电能转换为化学能, 并以化学形式储存能量, 放电时将化学能转换为电能, 以电能形式释放能量化学电池各个组成部分 : 如电极电解质隔膜外壳等涉及材料类型众多, 为了深入了解电池材料物理化学性质, 热分析技术在材料的研究探讨过程中被研究人员所广泛使用关键词 : 电池化学电池热分析一化学电池的分类电池可分为化学电池和物锂电池 1 化学电池的分类如下: (1) 原电池 ( 一次电池 ) 电池经过连续放电或间歇放电后, 不能用充电的方法使两极的活性物质恢复到初始状态, 即反应是不可逆的, 因此两极上的活性物质只能利用一次原电池的特点是小型, 携带方便, 但放电电流不大一般用于仪器及各种电子元器件常见的原电池有 : 锌锰干电池 Zn NH4Cl,ZnCl2 MnO2 碱锰干电池 Zn KOH MnO2 锌银电池 Zn KOH Ag2O 燃料电池是一种能量转换装置, 在工作时必须有能量 ( 燃料 ) 输入, 才能产出电能普通蓄电池是一种能量储存装置, 必须先将电能储存到电池中, 在工作时只能输出电能, 在工作时不需要输入能量, 也不产生电能, 这是燃料电池与普通电池本质的区别燃料电池是将化学能转变为电能, 普通蓄电池也是将化学能转变为电能, 这是它们共同之处, 但燃料电池在产生电能时, 参加反应的反应物质在经过反应后, 不断地消耗不再重复使用, 因此, 要求不断地输入反应物质普通蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电变化, 活性物质反复进行可逆性化学变化, 活性物质并不消耗按电解质划分, 燃料电池大致可分为五类 : 碱性燃料电池 (AFC) 磷酸型燃料电池(PAFC) 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 和质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 目前最常用的燃料电池为质子交换膜燃料电池 (PEMFC) (2) 蓄电池 ( 二次电池 ) 电池工作时, 在两极上进行的反应均为可逆反应因此可用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态, 从而获得再生放电的能力蓄电池能够充电和放电循环多次常见的蓄电池有 : 铅酸蓄电池 Pb H2SO4 PbO2 镉镍蓄电池 Cd KOH NiOOH 锌空气电池 Zn KOH O2( 空气 ) 镍氢蓄电池 MH KOH NiOOH 锂离子电池 LiCoO2 有机电解质 C 2 化学电池的基本组成部分要组成一个电池必须要有以下几个基本组成部分, (1) 电极电极是电池的核心部分, 主要涉及金属 ( 合金 ) 石墨活性炭乙炔黑或有机碳等 ( 也有用碳化硼等材料 ) 粘结剂疏水性聚乙烯或聚四氟乙烯等 (2) 电解质电池的主要组成之一, 在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用 (3) 燃料电池 ( 连续电池 ) (3) 隔膜也叫隔离物 - 1 -

3 放在电池的正负极之间, 其作用是防止正负极活性物质直接接触, 造成电池内部短路除此以外, 隔膜还应具有能使电解质中离子通过的能力由于锂离子电池系列的电解液为有机溶剂体系, 因而隔膜材料对有机溶剂耐溶隔膜双向拉伸强度高, 穿刺强度高, 收缩率低, 表面无静电孔隙率高, 孔径分布均匀, 电解液浸润性佳, 具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度隔膜材料主要有 :PP PE 等 (4) 外壳它是电池的容器, 对于电池外壳要求有良好的机械强度, 耐振动, 耐冲击, 耐高低温的变化及电解液的腐蚀碳性电池的外壳一般是锌, 碱性电池外壳一般是钢壳二热分析在化学电池行业的应用 1 隔膜材料 PP/PE 热分析测试测量仪器 NETZSCH DSC204F1 样品质量 5.41mg 温度范围室温升温速率 5K/min 气氛氮气 ( 静态 ) 图 1: 隔膜材料 PP/PE 的 DSC 测试隔膜作为电池的组成之一, 是特殊形式的隔板电池隔膜是电池结构中最重要的一部分, 它作为电池的正负极之间的隔离板, 首先它必须具备良好的电绝缘性, 其次由于它在电解液中处于浸湿状态, 必须具备良好的耐碱性, 并且要有良好的透气性等因此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度范围内 (-55 ~85 ) 保持电子稳定性体积稳定性和化学稳定性, 对电子呈高阻, 对离子呈低阻, 便于气体扩散的尽量薄的隔离板隔膜纸除了以上所述的条件外, 还应当具有足够的机械强度和韧性, 以保证电池在卷绕和极片膨胀时不至于断裂材料类别热塑性塑料从图 1 中可看出如下特征 : 在升温过程中, 出现两个熔融主峰, 第一个熔融峰顶端出现两个熔融峰值, 分别为 : ; 其熔融热焓为 237.7J/g(241.8*98.4%), 推测该熔融主峰为材料内部聚乙烯 PE 的熔融, 熔融顶端两个熔融峰值的出现, 推测可能为 PE 内部不同的晶型熔融造成 ; 在 161 附近有一非常微弱的熔融峰, 热焓 4.1J/g (241.8*1.6%), 推测为材料内部聚丙烯 PP 的熔融 - 未完待续 - 2 -

4 热分析应用实例集锦编译 : 焦联联耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司石蜡相变材料 PCM 的熔融导热性能测试自远古时代, 人们就已经认识到石头类建筑材料的储能性能, 但是, 为了更好的利用现代建材的储能性能, 诸多问题开始显现, 如 : 成本过高质量过大和不可控的温度波动等所以, 储能建材的开发成为节能领域的一个重要组成部分近几年, 相变材料 PCM 的利用由于其众多的优势被广泛用于太阳能建筑中 PCM 受到关注的原因不只是因为它的式样的流行, 更多的是因为它潜在的储能功能, 其单位体积的储能量远远高于传统材料本文的应用为石蜡在固态液态及其固液相变的导热性能测试测试条件 : 测试仪器 : 激光导热仪 LFA457 温度范围 : 样品支架 : 用于液体的白金容器样品厚度 :0.506mm DSC 测试 Cp: 标样, 兰宝石结论 : 从测试的表观比热来看, 由于叠加的吸热效应, 熔融热焓非常明显通过内插方式可以去除熔融峰, 得到样品的真实比热整个温度范围内, 热扩散系数呈下降趋势当温度高于 35 时, 热扩散系数基本上为一个常数在熔融区域, 针对熔融进程的影响, 对测得的表观值进行了修正在各个温度下, 均使用一系列严格设定的脉冲能量进行了测定将相应的测试结果外推到脉冲能量为 0, 即得到了该温度下没有熔融 / 结晶过程影响的真实的热扩散系数样品测试结果表明 :LFA457 可以毫无疑问地对样品熔融温度及其以上部分进行分析 - 3 -

5 钛镍钯形状记忆合金的相变测试敏感性材料领域的发展非常的迅速, 记忆合金是其中讨论的非常多的一个方面形状记忆合金 (SMA) 可以达到塑性的实质形变, 通过加热, 可促使其恢复到原来的形状早期的应用, 如 : 通过温度调节通风, 从而调节温室的窗户开钩 ; 由超弹性 SMA 制成的移动电话线, 整个 90 年代, 这一系列的应用呈现大量的增长由于 SMA 的超弹性和形状记忆性能,SMA 在医药行业的应用迅速发展, 人们对此也越来越感兴趣测试条件 : 测试仪器 : 高温差示扫描量热仪 DSC 404C 温度范围 : 室温升 / 降温速率 :10K/min 气氛 :Ar,50ml/min 样品质量 :194.4mg 坩埚 : 内嵌氧化铝的铂坩埚传感器 :DSC Cp 支架, S 型结论 : 在纯净气氛中, 通过 DSC 可以测试到非常高的温度, 在没有氧化干扰的情况下, 在预期的温度点检测到了记忆合金的固 - 固相变, 在升温加热过程中的 257 附近和降温冷却过程中的 245 附近, 均检测到了合金的固 - 固相变, 相变热焓约为 25.8J/g - 4 -

6 银合金的熔融结晶测试银是一种众所周知的贵金属, 具有非常高的导热导电性能, 因此在电子产品行业得到广泛应用如印刷电路板行业, 用银涂层 ; 电脑键盘, 用银作电子连接 ; 银也用于高压连接件方面, 因为它只是金属, 不会在交叉连接时形成电弧, 所以非常安全不仅如此, 由于精美, 银还常被用于传统珠宝和银质器皿的生产, 英国货币银币的含银量为 92.5% 精美的银( 含银量 99.9%) 用于生产较大的功能物体时, 往往过于柔软因此, 和其它金属 ( 如铜 ) 的合金往往有着更好的强度, 同时兼顾了银的延展性并具有非常高的贵金属含量银合金 SF 928 含银量为 92.5%, 含其它元素 7.5% 其它元素组份为: 铜, 72%; 锌,28% 测试条件 : 测试仪器 :DSC404C 温度范围 : 室温样品质量 :57.42mg 升 / 降温速率 :50/10K/min 气氛 : 氩气,50ml/min 坩埚 :Pt 坩埚传感器 :S 型 DSC 传感器结论 : 在室温至 1150, 升温速率为 50K/min, 冷却速率为 10K/min 的条件下, 对样品进行了 DSC 测试, 由于非常高的升温速率, 在较高的温度下发生了金属的熔融相变, 在升温过程中, 该熔融相变过程由三个独立的峰完成, 分别为 , 熔融总热焓为 96.1J/g( J/g), 在 890 附近, 金属合金开始凝固, 在冷却结晶的过程中, 再次出现三个独立的峰, 整个结晶过程的热焓变化为 96.2J/g( J/g), 和升温过程中热焓的变化几乎一致在整个加热循环过程中, 尽管升温速率非常快, 升温过程中的起始熔融温度和降温过程中的结晶终止温度也几乎完全一致 - 5 -

7 组分动力学软件 Component Kinetics 编译 : 徐梁耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司前言 : 组分动力学软件用于对均匀混合物中的反应 ( 不包括相边界反应 ) 的测量结果进行动力学分析该软件能够分析多种多样的数据类型, 只要这些数据与反应物的浓度变化有明显关联 : 热重分析 (TGA) 差热分析 (DTA) 与差示扫描量热 (DSC) 质谱分析 (MS) 使用动力学分析, 可以得出作为单步反应的叠加的最可能的反应模型, 确定各反应步骤的指前因子与活化能, 随后对于任意给定的温度条件进行反应行为的预测与优化组分动力学软件使用 ASCII 文本格式的数据, 软件中集成了多种多样的动力学分析方法与反应预测方法反应预测部分使用最可能的动力学模型, 其结果在测试所覆盖的时间温度与浓度范围内具有最大的有效性若外推至此范围之外, 可能会与真实行为有一定偏离由此建议合理选取等温与动态测量数据的测试条件, 使其尽可能覆盖反应预测所需的升温速率与反应物初始浓度范围组分动力学软件 - 相比热动力学软件的优势由用户设定基元反应, 自由组合反应模型可以基于化学反应方程输入数据直接输入反应物的浓度, 或在输入相关的质量后由软件计算其浓度通过为中间产物输入浓度曲线, 大大增强了找到正确反应模型的可能性见例 4 若可逆反应步骤与其他反应步骤相比速度极快, 则可将其设为永久平衡 ( 前平衡 ) 对反应系统的同步分析组分可变无溶剂, 或溶剂的类型与数量可变催化剂与抑制剂的种类与数量可变如果所有反应物的密度均为已知, 则将反应中的体积变化纳入计算将可能的反应物的不同功能纳入计算同步分析多至 32 个测量, 反应模型最多可以包含 20 个基元步骤与 NETZSCH 动力学软件相同的功能部分 : 对于每一反应步骤, 通过使用非线性回归求取最佳动力学参数针对用户输入的任意的等温与动态温度段的组合, 进行反应行为预测信号 (DSC,TG) 预测转化率预测浓度预测用户界面与 NETZSCH 动力学软件相近应用领域各种化学, 生物化学与材料科学领域用于基础研究, 应用研究, 工艺优化与控制程序的验证对于如下在化学领域中非常重要的单步与复合反应机理, 使用独立的软件进行了热流与浓度的结果模拟 : 连串反应竞争反应与独立平行反应平衡反应以上基本类型的组合在以上各种情况下, 计算均起始于与已知结果有着非常大 - 6 -

8 的偏差的动力学参数初始值 ( 对于热流曲线则同时包含大的反应热焓偏差 ) 然而, 在计算后得到了期望的数值, 观察到的偏差仅为百分之零点几由此证明, 对于模型参数的计算及在此基础上的反应预测, 组分动力学是一种有价值的可靠工具如果反应机理未知, 组分动力学能够帮助你找到最可能的反应机理应用实例例 1 模拟 A + B -> C 类型的二级反应参数 log A/(s -1 / mol -1 ) = 5, E A = 50 kj/mol, Qr = - 37 kj/mol 分子量 (g/mol) A = 100, B = 50, C = 150 密度 (g/ml) A = 1, B = 1.5, C = 2, 溶剂 = 1.25 升温速率 (K/min) 0.5, 1, 2, 5, 10 浓度比 A : B 1:5, 1:4, 1:3, 1:2, 1:1, 5:32, 9:1 反应特点 : 各曲线的 A 与 B 初始浓度变化很大各曲线的溶剂量变化很大各曲线的密度值变化很大分析结果 : 与模拟曲线完美拟合计算得到的模型参数与为数据模拟而输入的值完全相同 : lga = s-1 (l/mol) EA = 50 kj/mol Qr = kj/mol 对其中一条曲线 (HR = 1K/min), 检查计算得到的浓度分布 ; 基于初始值 ( 第一列 ), 最终的浓度应与最后一列中的浓度有对应关系物质的初始量物质的最终量最终质量最终体积最终浓度 n A,0 : 5 mol n A,f : 3 mol m A,f : 300 g V A : 300 ml c A,f : mol/l n B,0 : 2 mol n B,f : 0 mol m B,f : 0 g V B : 0 ml c B,f : 0 mol/l n C,0 : 0 mol n C,f : 2 mol m C,f : 300 g V C : 150 ml c C,f : mol/l V Solvent : ml V total : ml A 与 C 的最终浓度 ( 折线 ) 与计算结果完全对应反应中的体积变化被正确地纳入计算 - 未完待续 - 7 -

9 高性能高灵活性的新一代同步热分析平台 STA 449 Jupiter Dr. Alexander Schindler NETZSCH Applications Laboratory 编译 : 徐梁耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司同步热分析 STA 指的是将两种或两种以上的热分析方法结合为一体, 对同一个样品进行同步测试, 在实际应用中最常见的则是同步测量质量变化与热效应, 即 TG-DSC/DTA 同步联用这一技术相比单独的 TG 与 / 或 DSC 测试, 具有如下显著优点 : 通过一次测量, 即可获取质量变化与热效应两种信息, 不仅方便而节省时间, 同时由于所需样品量更少, 对于样品很昂贵或难以制取的场合非常有利消除称重量样品均匀性升温速率一致性气氛压力与流量差异等因素影响,TG 与 DTA/DSC 曲线对应性更佳根据某一热效应是否对应质量变化, 有助于判别该热效应所对应的物化过程 ( 如区分熔融峰结晶峰相变峰与分解峰氧化峰等 ) 实时跟踪样品质量随温度 / 时间的变化, 在计算热焓时可以样品的当前实际质量 ( 而非测量前原始质量 ) 为依据, 有利于相变热反应热等的准确计算这一技术广泛应用于陶瓷玻璃金属 / 合金矿物催化剂含能材料塑胶高分子涂料医药食品等各种领域可以测量与研究材料的如下特性 : DSC: 熔融结晶相变反应温度与反应热燃烧热比热... TG: 热稳定性分解氧化还原吸附解吸游离水与结晶水含量成分比例计算... 新的 STA 449 Jupiter 继承了 NETZSCH 公司在这一领域的传统优势, 并拥有无可比拟的性能与配置灵活性不同形状与材质的样品坩埚等通过选择合适的炉体, 安装高性能传感器配以最恰当的附件,STA449 几乎可以满足所有的应用它综合了高性能的热流型 DSC 与高灵敏度级天平, 可以提供无与伦比的称重与测量范围通过外接质谱 / 红外联用,STA449 Jupiter 甚至可以用于化学分析 STA449 Jupiter 的设计与特性图 1 NETZSCH STA 449 Jupiter (ASC) 仪器为真空密闭顶部装样结构, 覆盖的宽广温度范围, 提供众多的可选附件, 包括多种易于切换的炉体多种各具特点的样品支架 (TG,TG-DTA,TG-DSC,S 型, K 型,E 型,B 型...),20 个样品位的自动进样器, 一系列图 2 显示了新型 STA449 Jupiter 的结构图仪器为顶部装样结构, 操作时按动按钮提升炉体, 装入样品后再按动按钮使炉体下降这一设计有着易于放置样品样品支架不易受误操作损坏的优点升温过程中样品挥发或分解产生的气体顺着自然流向从顶部出口阀排出, 或通过加热管道连接到外接的质谱或红外分析仪, 不仅有效避免对样品支架的污染, 且只需很小的吹扫气流量 ( 约 ml/min) 即可将气态产物完全带出, 稀释效应小, 在质谱或红外分析仪中的检测灵敏度非常高 - 8 -

10 的大样品坩埚 ( 最大 5cm 3 ), 若该反应为气固接触反应, 则平台性 TG 坩埚更佳 TG-DTA 传感器可用于定性的 DTA 分析,TG-DSC 传感器则可用于比热测量与精确的热焓计算金属结构的 TG-DSC 在整个温度范围内提供了稳定与可重复的基线, 高的灵敏度, 最佳的信噪比, 与非常短的时间常数, 这使得在 1000 以上的高温下都可进行高精度的相转变定量分析 STA449 Jupiter 同时提供市面上独一无二的高温调制 DSC(TM-DSC) 功能, 新的热阻校正功能则可修正传感器的热阻与时间常数的影响应用实例图 2 STA449 Jupiter 结构示意图例一碱式硫酸铁的分解 (STA-MS 联用 ) 系统为高真空密闭设计, 可以在设定的纯净气氛条件下进行测量操作时可以先预抽真空 ( 最高至 <10-4 mbar), 再通入纯净的惰性气体 (Ar N2 等 ) 进行置换仪器可以配备 AutoVac 功能, 全自动地进行这一操作碱式硫酸铁 (Fe(OH)SO4) 是合成氧化铁的基本原料, 可用来作为颜料或者磁性存储介质通常所说的铁磁流体包含超顺磁性的铁氧纳米粒子, 可以作为核磁共振成像的造影剂在热重测量方面, 视具体配置不同,STA449 Jupiter 的天平精度最高可达 25ng, 最大称重范围可达 35g 天平部分位于仪器下部, 通过水浴进行恒温, 以获取高的重复性, 以及 ug/hr 级的极低的信号漂移 STA449 Jupiter 提供多种可由操作者自由更换的炉体与样品支架, 可以覆盖的宽广的温度范围可以配备旋转式的双炉体提升装置, 方便炉体的切换并提供独特的水蒸气炉, 用于潮湿气氛 ( 湿度范围 0%...100%) 下的测量仪器还可配备带 20 个样品位的自动进样器 (ASC) 测量条件 : 样品称重 :30.58mg 升温速率 :20K/min 气氛 :N2,70ml/min 坩埚 :Pt 加盖, 盖上带小孔图 4 碱式硫酸铁的分解图 3 STA449 Jupiter 多种多样的传感器类型仪器可以配备多种不同灵敏度与温度范围的 TG TG-DTA TG-DSC 传感器, 允许对系统进行灵活而自由的配置调整与优化, 以适应更宽泛的应用范围图 3 中示出了常见的几种传感器类型对于需要测量大块样品的场合, 可以配备特殊温度低于 600 时, 根据 STA-MS 联用测试结果, 有两步失水过程, 对应于质谱曲线上质量数为 18 的峰在之间, 有 SO2 和 O2 生成, 对应于质量数 64 和 32 的峰最终产物是 Fe2O3( 赤铁矿 ) 在失重过程中, DSC 曲线显示了两个吸热效应, 热焓分别为 J/g 例二油毡的燃烧 - 9 -

11 油毡作为一种建筑材料发明于 1863 年, 常用于楼面覆盖, 具有坚固绝缘等特点测量条件 : 样品称重 :5.52mg 升温速率 :10K/min 气氛 :air,70ml/min 坩埚 :Pt 图 6 合金熔融与结晶在降温过程中,DSC 曲线 ( 虚线 ) 在起始点温度 1685 时有一放热峰 ( 峰值温度 1684 ), 主要是合金的结晶过程, 其热焓值为 -87J/g 在最高温度时有 0.05% 的失重, 主要是由于挥发的开始例四氧化锰的还原图 5 油毡的燃烧通过 STA 在空气气氛下的测试, 可揭示油毡的自然组成 150 之前是水分的挥发, 随后的 200 至 500 之间多步的失重主要是亚麻子油天然树脂软木屑木屑和黄麻衬底等的烧失, 伴随着较大的放热效应, 在该氧化过程中释放的热量达 14.5KJ/g 在之间, 主要是填充物 CaCO3 的热分解在 750 以上, 样品不再失重氧化锰 (MnO2) 在化学领域常作为氧化剂使用, 在电池行业则常作为电池的阴极材料例三合金的相图 Pt0.89Au0.1OIr0.01 是一种齿科合金, 通常用于镶嵌物牙冠和搭桥齿科合金必须具有坚固易成形抗腐蚀和生物相容性图 7 氧化锰还原测试结果显示, 在升温过程中,DSC 曲线 ( 实线 ) 上在外推起始点温度 1659 时有吸热现象, 主要是熔融过程, 其热焓值为 88J/g 在如上的 STA 测量图谱中, 在约 600 与 950 存在两个失重台阶, 是由于 MnO2 还原为 Mn2O3, 最后变成 Mn3O4 相应的失重量 9.20% 与 3.07% 与理论值吻合得非常好, 反映了称重系统的高精度在 DSC 曲线上则对应两个吸热峰, 热焓分别为 432 J/g 180J/g 1200 的 DSC 吸热峰是一可逆的结构转变, 没有对应的失重过程, 在冷却过程 ( 点划线 ) 中相应的逆转变对应于 1148 的放热峰

12 DMA 242 C 使用与维护 ( 一 ) 詹宁, 张红耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司随着客户对材料的研究分析不断深入, 耐驰动态机械分析仪 DMA 也开始在很多高校研究机构以及企业见到它们的身影, 用户对 DMA 的使用和维护方面的需求也逐渐多了起来, 为此耐驰通讯会陆续推出 DMA 的一些技巧操作以及维护方面的建议给到我们的用户本期通讯给到大家的是操作中的一些注意点 1. 炉盖插片的使用 1. 防辐射片 2. 炉盖插片 3. 炉盖耐驰提供三种炉盖插片, 针对不同模式的顶杆选用不同的炉盖插片主要目的是尽可能增大盖子的面积以提高样品室内的均温性, 并阻挡炉温对传感器的影响, 同时又不影响顶杆的自由移动直径 10mm 直径 17mm 长方形直径 10mm 插片 : 三点弯曲单双悬臂压缩模式 (ø15) 使用直径 17mm 插片 : 压缩针入模式 (ø1 ø3) 使用长方形插片 : 拉伸模式使用 2. 传感器的锁定传感器一般都处于不锁定即 unlock 状态, 只有当需要更换样品支架以及安装样品的时候将传感器锁定 lock 这里需要强调的是当仪器不再使用时传感器处于不锁定状态

13 3. push in 操作一般情况下, 实验结束后将炉子降下来, 然后按住 push in 按键就可以将炉子推进仪器内部使用风扇冷却但是有时 push in 的指示灯会变成红色, 同时炉子推不进仪器内部, 原因是此时温度过高, 这个操作无效当路子温度高于 200 的时候, 出于保护仪器内部元件的目的这个 push in 操作是不允许的 4. 温度控制有些细心的客户发现测试结束后仪器没有测试到程序设置的最终温度, 总是会相差几十度这是因为 DMA 炉子的体积比较大导致炉子与样品之间存在较大的温度滞后现象, 即炉子温度始终大于样品温度, 而实际测试过程中仪器记录的是样品的温度, 所以会出现上述现象, 解决方案有两种, 一种是将终止温度设高一点, 保证样品温度能够升到期望的温度值, 另一种方法是使用 STC 功能 STC 在软件上的位置如下图所示,STC 是 sample temperature control( 样品温度控制 ) 的英文缩写, 选中这一选项后, 程序温度会保持和样品温度基本一致, 因此能够保证实验结束时样品的温度接近终止温度, 之间差别只有几度左右另外, 温度控制过程中热电偶与样品制件的位置也很重要一般建议热电偶靠近样品 1mm 左右即可, 位置太远测试的温度不是样品真实温度, 同时控温也会出现偏差位置太近在测试过程中有可能与样品接触从而导致测试数据不可靠未完待续

14 TG 和 DSC 测试经验分享 ( 一 ) 样品的制备庞承焕黄钰香金发科技股份有限公司热重分析仪 TG 和差示扫描量热仪 DSC 是塑料行业进行材料分析常用的两款热分析仪器一般而言, 性能优异的仪器是获得好图谱的必要条件, 但这并不是充分条件, 对于改性塑料等相关材料的热分析而言, 实验测试本身也有很多需要注意的地方我们在长期的实验过程中积累了一些经验, 在这里与大家一起分享 1. 样品的质量一般来说, 塑料样品的 TGA 和 DSC 测试因密度不同样品量在 3-12mg 即可, 但有时 DSC 测试一些玻璃化转变不明显的样品时, 样品量可加大到 12-20mg 2. 样品的形状常见塑料样品的形状可以简单分为粉状粒状片状薄膜制件以及不规则形状不同形状的样品与坩埚底部接触的情况不同, 而样品与坩埚底部接触的紧密程度会对测试结果产生一定的影响, 因此取样和制样应该以样品的形状和测试的目的不同采取不同的制样方式, 最好操作者自己能够备有一套制样工具 2.1 粉末样品粉状样品的取样和制样相对简单, 用小勺子取样然后平铺在坩埚内即可, 需要注意的是加样到坩埚的时候不能洒落到外壁 2.4 薄膜样品薄膜样品一般较为轻柔, 撤去压缩力后样品会舒展, 对 DSC 测试, 可以将样品用剪刀剪成略小于坩埚底部尺寸的小片, 然后用几片叠加, 对于 TG 测试也可用小片叠加的办法, 另外, 还可以在垫了铝箔的一定温度热台上使样品受热蜷缩成团 2.5 制件样品对于制件样品, 特别是大型制件样品, 近浇口位置远浇口位置与中间位置的样品情况会有差别, 因此一定要明确取样的位置, 在作横向比较的时候建议都取相同位置的样品 2.6 不规则形状样品对于一些形状不规则的样品, 有些操作者喜欢先热压成片, 因为这样操作样品与坩埚底部的接触要紧密很多对于这样的操作我们不能简单地以对或错来加以判断, 主要取决于测试目的热压肯定会对样品产生新的热历史, 将样品的成型加工信息掩盖, 最明显的例子是淬火 PET, 热压后它的冷结晶峰会减小甚至消失 2.2 颗粒样品一般粒料在长度方向和径向分别剪裁制样得到的测试结果差别不大, 但玻纤增强等类似的颗粒在进行 TGA 分析的时候建议沿取向的垂直方向剪裁 ( 尤其是需要得到残余质量的时候 ) 最后, 需要指出的一点是在进行 O.I.T. 测试的时候, 样品某些成分的分散情况会对结果产生影响, 如果不做多次测量取统计数值, 很容易由于抽样的原因造成冤案, 因此建议取样的时候, 对于粒料, 至少取 5 个以上粒子剪裁部分, 对于制件, 在不同位置各剪裁部分进行测试 2.3 片状样品片状样品可用刀片或水口钳直接裁取合适的尺寸未完待续

15 DSC 比热测试方法徐梁, 张红耐驰科学仪器商贸 ( 上海 ) 有限公司使用 DSC, 通过对已知比热的标准样品与未知比热的待测样品的测量结果作比较, 能够计算未知样品的比热值 DSC 比热测试可使用比较法与 ASTM E1269 两种温度程序, 其中比较法较为简明和广为人知以下的描述主要针对比较法展开一测试原理加入待测样品, 同样使用样品 + 修正模式进行样品测试由热流型 DSC 基本方程 Q = K*DSC = Cp * m * HR( 其中 K 为灵敏度系数 ), 在升温速率 HR 一定的情况下, 扣除基线 (baseline) 后的 DSC 绝对信号大小与样品热容 ( 比热质量 ) 成正比关系即在任一温度 T 下 : (DSC sam DSC bsl) / (DSC std DSC bsl) =(Cp sam*m sam) /( Cp std*m std) 其中 : DSC bsl: 在绝对坐标下基线 (baseline) 测量的 DSC 信号, 单位 μv DSC std: 在绝对坐标下标样 (standard, 此处为蓝宝石 ) 测量的 DSC 信号, 单位 μv DSC sam: 在绝对坐标下样品 (sample) 测量的 DSC 信号, 单位 μv M: 质量, 单位 g Cp: 比热, 单位 J/g*K 以一定质量的已知比热的标准样品进行对照测量, 即得未知样品在温度 T 下的比热为 : Cp sam = Cp std [(DSC sam DSC bsl)/m sam] / [(DSC std DSC bsl)/m std] = Cp std DSC sam, rel, sub / DSC std, rel, sub 其中 :DSC xxx, rel, sub:xxx 在相对坐标下扣除基线后的 DSC 信号, 单位 μv /mg 三分析数据测量完成后, 将标样曲线与样品曲线同时调入 Proteus 分析软件中, 选中样品曲线, 点击比热 : 比较法菜单项, 在出现的打开比热标准文件对话框中选择标样材料所对应的比热标准表格, 点击打开, 出现如下对话框 : 在标准样品 ( 例中为 sapphire) 右侧的标准样品复选框上打勾 ( 如果需要将生成的比热曲线保存为单独的文件, 可在提示保存为文件上打勾 ; 如果需要将比热曲线单独显示在新窗口中, 可在使用单独的比热窗口上打勾 ), 随后点击确定, 比热曲线即出现在分析界面中 : 二仪器操作在炉腔内放入一对空坩埚, 使用修正模式进行基线测试以比较法为例, 温度程序示例如下 : 其后对比热曲线进行分析标注即可 ( 比如使用数据点标示功能标出各个温度点下的比热值 ) 在样品坩埚内加入标样, 使用样品 + 修正模式, 在刚才的基线的基础上进行标样测试 - 未完待续

16 热分析仪器高级操作与应用技巧培训尊敬的客户, 您好! 为了更好的服务于我们的用户,2009 年度耐驰采取一系列行之有效的培训方式, 走到用户身边, 提供一对一的服务, 为用户解决实际问题 09 年耐驰将会在三十多个城市举行小型培训会, 欢迎大家踊跃参加同时耐驰上海实验室的培训也一如既往地进行, 下面是今年实验室的培训日程 : 培训日期 4.16~ ~ ~23 培训专题差热 / 热重 (DSC/TG) 热物性 (DMA DIL LFA 等 ) 同步热分析 (STA) 培训课程 : 第一天上午 9:00~11:30 相关仪器的基本原理下午 12:30~5:00 相关方法的基本原理与热分析方法的应用第二天上午 9:00~11:30 相关仪器的操作下午 12:30~5:00 相关仪器的维护与相关方法的数据分析费用 : 学员差旅费宿费自理, 培训费用 RMB 1500/ 人次如果您愿意来实验室进行培训, 请填写下列表格, 以传真或形式回复, 以便我们进行工作安排如果您还需要其他相关方面的培训, 也请联系我们, 我们会帮助您达成愿望联系人 : 张红电话 : 传真 : hong.zhang@nsi.netzsch.cn 耐驰仪器 ( 上海 ) 有限公司应用实验室客户培训反馈表客户单位 : 地址 : 邮编 : 联系电话 : 传真 : 电子邮件 : 参加培训人员 : 培训仪器 : STA449F1 STA409F3 DSC204F1 DSC200PC DSC200F3 TG209F1 DIL402PC LFA447 HFM436 DMA242C MS 联用动力学软件其他高级软件 : 申请培训日期 : 应用方向 :

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第期牛文翰等模板辅助合成氮掺杂的多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展!#$ %&' ' () * +,,,,,,( *,( - -, ( '+, *, -,,, +, ',,. /, ',,+, $ 2 * ' /+ / / / (+ 5 (/( 第 # 卷第 # 期 # 年月 =2>3(8 &27& "432"? @543A B 1%&# &&&( %&# 8-*%&&# & - % # CD%1/)* / % # # & # 9&,%&# " &%&./01 &-. # 9& ; ##&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ( -& ; # #; ; & &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 9CC1/)*