（2） 轻轻取下反应管，在取下样品篮时应先将天平锁关上。取样品篮时要用板托着取下。

将样品篮在无水乙醇中浸洗后在酒精灯上灼烧五分钟，冷却后即可称量样品。样品

称量应用万分之一的分析天平，样品称好后用板托着挂好套上反应管及金属隔热板，注意在套上反应管及后面套上微型加热电炉时要非常小心，严防石英丝由于静电作用粘在石英玻璃管壁上。

1- 机械减码 2- 吊丝系统 3- 密封管 4- 进气口 5- 加热丝 6- 样品盘 7- 热电偶

8- 光学读数 9- 出气口 10- 样品 11- 管状电阻炉 12- 温度控制与显示单元

图8—3 热天平原理图

（3） 从右端取下砝码盘（用板托着）加入适量砝码使天平处于基本水平。

（4） 由天平上端向下观察，样品盘、砝码盘应处于反应管联接器中心位置，否则应调节

三角底座的水平旋钮或玻璃密封器。

（5） 套上微型加热电炉。

（6） 如果要通气氛，应在开机前使气流稳定，气流速度凡使用5mg以下量程时气氛速率不应大于60ml/分。

（7） 记录仪“1”笔作温度记录，量程拨到50MV档。“2”笔作为重量记录，量程拨到20MV档。程序控温仪设定好上限温度及升温温度，升温速度最好不超过10℃/分。 （8） 打开记录仪电源，随即开“1”、“2”笔并预热稳定20～30分钟。 （9） 将天平锁打开，选好“量程”档，旋钮拨至“置零”，接通放大器电源，红灯亮，天

平开始动作即出现自动平衡，调节基线旋，使记录笔移动到中心位置，接着将旋钮

拨至“测量”，此刻记录笔即偏“左”或偏“右”反映出天平两端不平衡，随即旋动调零钮，调至与基线点重合，如此重复两三次不变为止，此时天平即告调试完毕，便可开始升温测试。如果“调零”调不到基线点，则说明平衡砝码过重或过轻，需重新调整平衡砝码，即可得到满意的结果。

（10） 记录温度的“1”笔应予先将室温毫伏数加在起点上。走纸的速度应根据加热速率以及试样反应速度来进行选择，最终以失重线与平台间的夹角为45度时为宜。

（11） 开动程序控温仪即可开始进行实验，记录温度和重量变化的信息。 （12） 实验完毕，仪器均应复位。

五．实验结果与数据处理

1．判别温度对应重量变化时，应加上笔间距△s，才是实际对应的温度值。 2．“量程”是表示绝对变化量的区间，其分度值为：

mg/分度=量程（mg）/100 3. 组份百分率：

X%=△W/W（样品重）×100%

4. 动力学参数，热重分解温度可根据实验原理中介绍的方法求取。 六.思考题

（1）在聚合物化学中，热重分析主要用于哪些方面的研究？ （2）有哪些因素会影响热重分析结果？

（3）怎样由热重曲线（TG）求得微分热重曲线（DTG），DTG曲线是否比同样试验条件下得

到的TG曲线包含更多的信息？

实验8.2 聚合物的差示热分析

一．实验目的

1. 了解聚合物差示热分析的基本原理及应用。、 2. 初步掌握解释聚合物差示热谱图的方法。 3. 了解差示热分析仪的构造原理及其基本操作。 二．基本原理

差热分析是测定样品在受热（或冷却）过程中，由于物理变化或化学变化所产生的热效应来研究物质转化及化学反应的一种分析方法，简称DTA（Differential Thermal Analysis）其基本原理是在恒速升温（或降温）的条件下，连续测定试样S同参比物R间的温度差△T见图8—4。△T对T作图所得曲线称为热谱图，见图8—5。

图8—4 DTA原理图 图8—5 聚合物DTA曲线模式图

参比物应是在实验温度范围内不发生物理变化及化学变化的物质，如α—Al2O3。当把试样和参比物同置于加热炉中等速升温时，若试样不发生热效应，在理想情况下，试样温度与参比物温度相等，此时△T=0。在热谱图上应是一根水平线，称为基线。当试样发生了物理或化学变化，吸入或放出热量时，△T≠0，在热谱图上会出现吸热或放热峰。△T随温度变化的曲线称为差热曲线（热谱图）习惯上温度差△T作纵坐标，吸热峰向下，放热峰向上，温度T做横坐标，自左向右增加。在热谱图上，由峰的位置可确定发生热效应的温度，由峰的面积可确定热效应的大小，由峰的形状可了解有关过程的动力学特征。

DTA可用以研究聚合物的相变，测定结晶温度T0熔点Tm结晶相转变等物理变化，研究聚合物固化交联氧化分解等反应，测定聚合物玻璃化转变温度Ts，也可测定反应温度或反应温度区等反应动力学参数。见图7—2。聚合物的玻璃化转变为一体积松弛过程，在Tm处，聚合物的比热发生突然变化，故在热谱图上Tg处表现为基线的突然变动。聚合物的熔融和热分解吸热，故在热谱图上出现向下的负峰，而聚合物的结晶和氧化为放热，表现为向上的正峰，据此可判断聚合物的结晶相转变，耐热氧化性能及耐热稳定性等。 三．仪器

本实验采用CFS—Ⅱ型差热分析仪，其装置原理示意于图8—6，由温度程序控制变换放大显示记录等部分所组成。比方先进的仪器有气氛控制，数据处理部分。温度程序控制部分的作用是使试样在要求的温度范围内进行程序控制，它包括加热炉控温热电偶和程序控制器。显示记录部分的作用是把变换放大器部分所测得的物理参数对温度作图在记录仪上直观地显示出来，变换放大部分的作用是把试样的物理参数的变化转换电量，再加以放大后送到显示记录部分。这一部分是DTA装置的核心部分，它决定了仪器的灵敏度和精度。它包括变换器、放大器等。变换器是由同种材料作成的一对热电偶，将它们反向串接见图8—3，组成差示热电偶。热电偶的两个结点分别插入样品及参比物的坩埚中心，在升温过程中，若Ts和Tr相等，则热电势抵消，不产生温差讯号，△T=0，△T=0，若Ts≠Tr则△U≠0。于是温差电偶就有电讯号输出。

图8—6 DTA示意图

四．影响DTA的因素

要获得准确的DTA结果，最重要的是使试样和参比物处于均匀的温度，并在均匀状态的条件下进行操作，以免温差造成基线漂泊和差热峰出现不对称。造成上述情况的因素还有：试样和参比物相匹配的惰性物质（常用参比物）。一般来说，采用小试样和少量稀释剂效果较好，但由于灵敏度随试样量的增大而增大，而分辨率随之下降，因此必须选择一最佳配比。除试样用量外，如试样粒度太小，其表面积增大，转变温度会移向低温。试样堆砌紧密，热传导大，从而改善了再现性。

加热速率是一个重要的实验参数，加热速度快，使反应迁移至较高温度，给出较大较锐的峰形。如Tg变高，Tc变高，结晶度减小，峰也变小，但对Tm影响较小。此外热电偶的位置需要特别注意，必须固定不变，对准中心才有较好的重复性，否则基线差，峰歪斜，温度有误差。测试气氛不同，样品的化学反应也不同，谱图亦变化。热谱图中峰的面积是和热效应△Q成正比。

比例系数K可由标准物质确定。K随着温度仪器操作条件而变，因此DTA的定量性不好。 五，实验步骤

本实验样品：粉状低压聚乙烯

实验升温速度：10℃/分 ； 气氛：空气

1． 将试样装入铂金坩埚中，稍加振动使其密实。另一坩埚中装入Al2O3,分别放置于试样池中，套上电炉，特别应注意使坩埚处于电炉恒温区，然后锁紧定位手柄。

2． 检查记录仪，装好墨水和记录纸，走纸速度拨到300/hr档，直流放大器“增益调节”拨到±100档，选好升温速度。

3． 将温度控制器的转换开关拨到“调整”档，打开电源开关，此时两个指示灯均亮。将记

录仪笔1（指示温度），笔2（指示差热）和记录三个扭子开关拨到“开”的位置，预热五分钟。

4． 将转换开关拨到“预热”档，旋转“定压调整”，使电压表指示50V。预热到50℃左右

时，把转换开关拨到“自动”档，逆时针缓慢的转动数字盘，使电压表再升到50V，推进数字盘离合器，此时仪器开始自动工作。

5． 当温度升到600℃时，实验结束，先关记录仪，然后将转换开关拨到“调整”位置，拉

出离合钮，将键盘转回到“零”，关闭电源。 六．思考题

1.试述在聚合物的热谱图中，有可能出现那些峰值，其本质反应了什么？ 2.试解释低压聚乙烯热谱图中，各个峰值反映了什么变化？ 3.试解释升温速度对低压聚乙烯热谱图中峰温的影响。