열 분석 및 열량 측정 분석의 요점을 마스터하고 싶습니까?이 기사로 충분합니다!
열 분석 및 열량 분석

Ⅰ. 열 분석

열 분석은 물질 분석에서 대체 할 수없는 역할을하는 기기 분석의 중요한 지점입니다. 수세기 동안 광물과 금속의 열 분석으로 인해 열이 발생했습니다. 최근 수십 년 동안, 폴리머 과학 및 약물 분석은 활력으로 가득 차있었습니다.

1. 열 중량 분석

열 중량 분석 (TG 또는 TGA)은 특정 온도 프로그램 (상승 / 하강 / 일정한 온도)의 제어하에 온도 또는 시간으로 시료의 질량을 제어하여 중량 손실 비율 및 중량 손실 온도를 얻는 데 사용됩니다. 시작점, 피크 값, 끝점…) 및 분해 잔량과 같은 관련 정보.
TG 방법은 플라스틱, 고무, 코팅, 의약품, 촉매, 무기 재료, 금속 재료 및 복합 재료의 연구 개발, 공정 최적화 및 품질 모니터링에 널리 사용됩니다. 상이한 대기 하에서 물질의 열 안정성 및 산화 안정성을 결정할 수있다. 분해, 흡착, 탈착, 산화 및 환원과 같은 물리적 및 화학적 공정을 분석 할 수 있으며, 여기에는 추가 반응 반응 속도론을위한 TG 테스트 결과의 사용이 포함됩니다. 수분, 휘발성 성분 및 다양한 첨가제 및 충전제를 결정하기 위해 물질을 정량적으로 계산할 수있다.
열 중량 분석기의 기본 원리는 다음과 같습니다.

위의 그림은 상단 로딩 열 중량 분석기의 구조를 보여줍니다. 퍼니스 본체는 가열 본체이며 특정 온도 프로그램에서 작동합니다. 퍼니스는 다른 동적 분위기 (예 : N2, Ar, He 및 기타 보호 분위기, O2, 공기 및 기타 산화 분위기 및 기타 특수 분위기 등)에 노출 될 수 있습니다. 또는 테스트는 진공 또는 정적 분위기에서 수행되었습니다. 테스트 중에 샘플 홀더 하단에 연결된 고정밀 저울은 언제든지 샘플의 현재 무게를 감지하여 데이터를 컴퓨터로 전송합니다. 컴퓨터는 샘플 무게 대 온도 / 시간 곡선 (TG 곡선)을 그립니다. 샘플의 중량 변화 (분해, 산화, 환원, 흡착 및 탈착 등을 포함)가 TG 곡선에서 중량 손실 (또는 중량 증가) 단계로 나타나 손실 / 중량 증가 프로세스를 알 수 있습니다. 발생한 온도 구역 및 손실 / 중량 비율을 정량화합니다. TG 곡선에 대해 미분 계산을 수행하여 열 중량 차이 곡선 (DTG 곡선)을 얻는 경우, 중량 변화율과 같은 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
일반적인 열 중량 곡선은 다음과 같습니다.

지도는 온도 및 시간 좌표로 변환 할 수 있습니다.
빨간색 곡선 : 열 중량 분석 (TG) 곡선은 프로그램 온도 동안 온도 / 시간의 함수로 샘플의 무게를 나타냅니다. 세로 좌표는 중량 퍼센트이며, 이는 현재 온도 / 시간에서 샘플 중량 대 초기 중량의 비율이다.
녹색 곡선 : 온도 / 시간에 따른 중량 변화율 및 그 피크를 특징으로하는 열 중량 차이 (DTG) 곡선 (즉, dm / dt 곡선, TG 곡선의 각 점의 곡선 대 시간 좌표) 포인트가 특징입니다. 각 손실 / 체중 게인 단계의 무게 변화율이 가장 빠른 온도 / 시간 지점.
손실 / 성장 단계의 경우 다음과 같은 특징점이 더 일반적으로 사용됩니다.
TG 곡선의 외삽 시작점 : TG 단계 이전 레벨의 접선과 곡선 변곡점의 접선의 교차점을 손실 / 가중 게인 프로세스의 기준 온도 지점으로 사용할 수 있습니다. 시작하고 주로 재료의 열 안정성을 특성화하는 데 사용됩니다.
TG 곡선 외삽 종료점 : TG 단계 이후 레벨의 접선과 교차 변곡점의 접선의 교차점을 손실 / 무게 이득 프로세스의 끝에서 기준 온도 지점으로 사용할 수 있습니다.
DTG 곡선 피크 : TG 곡선의 변곡점에 해당하는 질량 변화율이 가장 큰 온도 / 시간 지점.
질량 변화 : TG 곡선의 두 지점 간 질량 차이를 분석하여 체중 감소 (또는 체중 증가) 단계로 인한 샘플의 질량 변화를 나타냅니다.
잔류 질량 : 측정 종료시 샘플에 남아있는 질량.
또한 소프트웨어에서 TG 곡선의 변곡점 (DTG 피크 온도와 동일), DTG 곡선 외삽 시작점 (실제 반응 개시 온도에 가까운) 및 DTG 곡선 외삽 종료점 (특성에 가까운) 진정한 의미의 반응 종료 온도와 같은 변수가 표시됩니다.

2. 열량 분석

열량 측정법은 다양한 공정에서 수반되는 열의 변화를 측정하는 방법을 연구하는 학문입니다. 정확한 열 특성 데이터는 원칙적으로 열량계에 의해 수행되는 열량 측정 실험에 의해 얻을 수 있습니다.
시차 열 분석 (DTA)은 프로그래밍 된 온도에서 샘플과 기준 간의 온도 차이를 측정하는 열 분석 방법입니다. 시차 주사 열량 측정 (DSC)은 프로그래밍 된 온도 조건에서 시료에 대한 전력 차와 온도 입력과 기준 간의 관계를 측정하는 열 분석 방법입니다. 두 방법의 물리적 의미는 다릅니다. DTA는 상 전이 온도와 같은 온도 특성 포인트 만 테스트 할 수 있습니다. DSC는 상 변화 온도 포인트를 측정 할뿐만 아니라 상 변화 동안 열 변화를 측정 할 수 있습니다. DTA 곡선에서의 발열 피크 및 흡열 피크는 명확한 물리적 의미를 갖지 않지만, DSC 곡선에서의 발열 피크 및 흡열 피크는 각각 열 방출 및 열 흡수를 나타낸다. 따라서 열량 분석을 분석하기 위해 DSC를 예로 사용합니다.
시차 주사 열량 측정 (DSC)은 특정 온도 프로그램 (상 / 하 / 일정 온도)의 제어하에 온도 또는 시간에 따라 샘플 끝과 기준 끝 사이의 열 흐름 전력 차이의 변화를 관찰하는 것입니다. 이러한 방식으로, 흡열, 발열, 비열 변화 등과 같은 온도 프로그램 동안 샘플의 열 효과 정보가 계산되고 열 흡수 (열 엔탈피) 및 특성 온도 (시작점, 피크 값, 열 효과의 종점…)이 계산됩니다.
DSC 방법은 플라스틱, 고무, 섬유, 코팅, 접착제, 의약품, 식품, 생물 유기체, 무기 재료, 금속 재료 및 복합 재료와 같은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 재료의 용융 및 결정화 공정, 유리 전이, 상 전이, 액정 전이, 응고, 산화 안정성, 반응 온도 및 반응 엔탈피, 물질의 비열 및 순도를 측정하고, 각 성분의 상용 성 혼합물을 연구하고, 결정도 및 반응 동역학 파라미터를 계산한다.
열류 시차 주사 열량계의 기본 원리는 다음과 같습니다.

위 그림과 같이 샘플은 샘플과 함께 포장되어 기준 도가니와 함께 센서 디스크에 배치됩니다 (보통 비어 있음). 두 개는 특정 온도 프로그램 (선형 가열), 냉각, 항온 및 이들의 조합에 따라 열 대칭으로 균일 한 노에서 유지되며 한 쌍의 열전대 (기준 열전대, 샘플 열전대)를 사용하여 연속 측정 둘 사이의 온도 차이. 퍼니스 본체에서 샘플 / 기준 가열 공정이 푸리에 열전도 방정식을 만족하므로, 양단에서의 가열 열 흐름 차이는 온도 차이 신호에 비례하므로, 원래 온도 차이 신호는 열에 의해 열 흐름 차이 신호로 변환 될 수 있습니다. 흐름 보정, 시간 / 온도는 DSC 맵을 얻기위한 연속 매핑입니다.
샘플의 열 효과는 참조와 샘플 사이에 열 흐름 불균형을 유발합니다. 열 저항의 존재로 인해 기준과 시료 () 사이의 온도 차이는 열 흐름 차이에 비례합니다. 열을 얻기 위해 시간이 통합됩니다 : (온도, 열 저항, 재료 특성…)
두 엔탈피의 열 대칭으로 인해 샘플에 열 영향이없는 경우 기준 끝과 샘플 끝 사이의 신호 차이가 0에 가깝습니다. “기준선”이라고하는 대략적인 수평선이지도에 표시됩니다. 물론 실제 계측기가 완벽한 열 대칭을 달성하는 것은 불가능합니다. 또한, 샘플 단부와 기준 단부 사이의 열 용량의 차이는 일반적으로 완전히 수평이 아니며, 특정 기복이있다. 이 볼트는 일반적으로 "기준선 드리프트"라고합니다.
샘플에 열 효과가있는 경우 샘플 끝과 기준 끝 사이에 특정 온도 차이 / 열 흐름 신호 차이가 생성됩니다. 신호 차이 대 시간 / 온도를 지속적으로 플로팅하면 다음과 유사한 맵을 얻을 수 있습니다.

DIN 표준 및 열역학적 규정에 따르면, 그림에 표시된 상향 (양수)은 샘플의 흡열 피크 (일반 흡열 효과는 용융, 분해, 탈착 등)이며 하향 (음수)은 발열 피크 (일반적인 발열 효과는 결정화, 산화, 응고 등)이며 비열 변화는 기준선 높이의 변화, 즉 곡선의 계단 형 변곡 (일반적인 비열 변화)에 반영됩니다. 효과는 유리 전이, 강자성 전이 등입니다)).
지도는 온도 및 시간 좌표로 변환 할 수 있습니다.
흡수 / 발열 피크의 경우, 출발점, 피크 값, 종료점 및 피크 면적이보다 일반적으로 분석 될 수있다. 일부:
시작점 : 피크 전 기준선이 피크 왼쪽의 변곡점에서 접선에 접하는 지점으로, 열 효과 (물리적 또는 화학적 반응)가 시작되는 온도 (시간)를 특성화하는 데 자주 사용됩니다. 나오다.
피크 : 흡수 / 발열 효과가 가장 큰 온도 (시간) 지점.
종료점 : 피크 후 기준선이 피크 오른쪽의 접선에 접하는 지점으로, 시작 지점에 해당하며 열 효과 (물리적 또는 화학적)가 발생하는 온도 (시간)를 특성화하는 데 종종 사용됩니다. 반응)이 종료된다.
면적 : 물리적 / 화학적 공정 동안 샘플의 단위 중량에 의해 흡수 / 방출되는 열의 양을 특성화하기 위해 흡수 / 발열 피크를 J / g로 통합함으로써 얻어진 면적.
또한, 흡수 / 발열 피크의 높이, 폭 및 면적 적분 곡선과 같은 특성 매개 변수가 소프트웨어에 표시 될 수 있습니다. 비열 변화 공정에 대하여, 출발점, 중간 점, 종점, 변곡점 및 비열 변화 값과 같은 파라미터가 분석 될 수있다.

Ⅱ. 열 분석 장비

1. 열 중량 분석기

최신 TG 기기는 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 기본 가열로 및 고정밀 저울 외에도 전자 제어 부품, 소프트웨어 및 일련의 보조 장비가 있습니다. Netzsch TG209F3의 구조는 아래 그림과 같습니다.
보호 가스와 퍼지 가스는 그림에서 볼 수 있습니다. 보호 가스는 일반적으로 N2에 비활성입니다. 계량 챔버와 조인트 연결 영역을 통해 퍼니스로 전달되어 저울을 배치 할 수 있습니다. 수분, 열풍 대류 및 오염 물질의 샘플 분해가 저울에 영향을 미치지 않도록하는 안정적이고 건조한 작업 환경. 계측기는 두 가지 퍼지 가스 유형 (퍼지 1, 퍼지 2)을 동시에 연결하고 필요에 따라 측정 중에 자동으로 전환하거나 혼합 할 수 있습니다. 공통 연결은 N2가 종래의 응용을위한 불활성 퍼지 분위기로서 연결되는 연결이며; 다른 하나는 산화 분위기로서 공기에 연결된다. 가스 제어 액세서리와 관련하여 기존 회전식 유량계, 솔레노이드 밸브 또는 더 높은 정밀도와 자동화를 갖춘 질량 유량계 (MFC)를 장착 할 수 있습니다.

가스 배출구는 기기 상단에 있으며 운반 가스 및 가스 제품을 대기로 배출하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 가열 된 이송 라인을 사용하여 FTIR, QMS, GC-MS 및 기타 시스템에 연결하여 제품 가스를 이러한 계측기에 전달할 수 있습니다. 구성 요소 감지. 장비의 상단 하중 구조와 자연적인 부드러운 가스 경로 설계는 캐리어 가스 유량을 작게하고, 제품 가스 농도를 높이며, 신호 히스테리시스를 작게 만듭니다. 이는 효과적인 시스템 분석을 위해 이러한 시스템과의 조합에 매우 유용합니다. 진화 된 가스 성분.
기기에는 온도 조절 장치가 장착되어있어 퍼니스가 저울의 두 부분에서 분리되어 퍼니스가 고온 일 때 밸런스 모듈로 열이 전달되는 것을 효과적으로 방지 할 수 있습니다. 또한, 차폐 가스의 상향식 연속 퍼지가 열풍의 대류에 의한 열 전달을 방지하고, 샘플 홀더 주변의 방사 차폐물이 고온 환경에서 방열 요소를 격리시킵니다. 이 측정은 고정밀 저울이 안정적인 온도 환경에 있고 고온 영역에 의해 방해받지 않도록하여 열 중량 신호의 안정성을 보장합니다.

2. 시차 주사 열량계

최신 DSC 장비는 기본 가열로 및 센서뿐만 아니라 전자 제어 부품, 소프트웨어 및 다양한 보조 장비 외에도 구조가 더 복잡합니다. 아래 다이어그램은 Netzsch DSC204F1의 구조를 보여줍니다.

보호 가스와 퍼지 가스는 그림에서 볼 수 있습니다. 보호 가스는 일반적으로 가열 체를 보호하고 서비스 수명을 연장하며 퍼니스 본체를 방지 할 수있는 불활성 N2를 사용하여 퍼니스 주변을 통과합니다. 저온에서 서리로 인한 서리 효과. 계측기는 필요에 따라 두 가지 퍼지 가스 유형을 동시에 연결하고 자동으로 전환하거나 혼합 할 수 있습니다. 통상적 인 연결은 N2가 종래의 응용을위한 불활성 퍼지 분위기로서 연결되는 연결이고; 다른 하나는 산화 분위기로 사용하기 위해 공기 또는 O2에 연결됩니다. 가스 제어 액세서리와 관련하여 기존 회전식 유량계, 솔레노이드 밸브 또는 더 높은 정밀도와 자동화를 갖춘 질량 유량계 (MFC)를 장착 할 수 있습니다.
장비는 세 가지 유형의 냉각 장비에 연결할 수 있습니다. 하나는 액체 질소 시스템 (LN2 / GN2 냉각)이고, 하나는 순환 냉각 또는 냉각기이며, 다른 하나는 냉각 공기입니다. 이 세 가지 냉각 방법은 각각 다른 특성과 적합한 응용 분야를 가지고 있습니다. 압축 공기는 비교적 간단하고, 최소 냉각 온도는 상온으로, 저온 어플리케이션 (플라스틱, 열경화성 수지 산업 등)이 필요하지 않은 경우에 적합하며, 측정 종료 후 자동 냉각으로 자주 사용됩니다. 퍼니스 본체가 상온으로 냉각되도록하기 위해 다음 샘플을 추가하는 단계; 액체 질소 시스템은 기계적 냉각보다 빠른 냉각 및 낮은 온도 (-180 ° C) 로의 이점이 있습니다. 단점은 액체 질소 자체가 소모품이라는 것입니다. 소모품 비용에는 여러 가지 요인이 있습니다. 기계적 냉각은 냉각 속도 및 한계 온도면에서 액체 질소보다 열등하지만, 다음은 기본적으로 소모품을 항상 사용할 수 없기 때문에 이점이 있습니다.

Ⅲ. 열 분석 및 측정에 영향을 미치는 실험적 요인

1. 열 분석 실험 결과에 대한 가열 속도의 영향

온도 상승률은 열 분석 실험 결과에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.

(1) TG, DSC 곡선으로 표시되는 샘플의 특정 반응에 대해, 온도 증가 속도의 증가는 일반적으로 반응 Ti의 초기 온도, 피크 온도 Tp 및 종결 온도 Tf가 증가되도록하는 것이다. 급속한 온도 상승으로 인해 반응이 아직 진행되지 않고 더 높은 온도에 도달하면 조립 반응이 지연됩니다 (위 그림 참조).
(2) 급격한 온도 상승은 고온 영역에서 반응을 더 빠른 속도로 진행시키는 것, 즉 DSC 곡선의 피크 온도 (Tp)가 증가 될뿐만 아니라 피크 진폭이 좁아지고 정점 화된다 ( 위 그림).

2. 열량 분석 실험에 대한 샘플 용량 및 입자 크기의 영향

소량의 샘플은 가스 생성물의 확산 및 샘플의 내부 온도에 유리하며, 온도 구배를 감소시키고 환경의 선형 온도 상승으로부터 샘플 온도의 편차를 감소 시키며, 이는 흡수 및 샘플의 열 방출 효과. 실험에 따르면 피크 면적은 여전히 샘플의 입자 크기와 관련이 있습니다. 입자가 작을수록 DSC 곡선의 발열 피크 면적이 커집니다. 또한, 적층 된 느슨한 샘플 입자 사이에 갭이 존재하여 샘플을 열적으로 열화시키고, 입자가 작을수록 파일이 더 가깝게 쌓일 수 있고 열전 도성이 양호하다. 샘플의 입자 크기에 관계없이 펭귄 밀도는 반복하기가 쉽지 않으며 TG 곡선 지형에 영향을 미칩니다.

3. 열 분석 실험 결과에 대한 대기의 영향

반응이 기체 생성물을 형성하기 위해, 기체 생성물이 제 시간에 제거되지 않거나 대기 중의 기체 생성물의 분압이 다른 수단에 의해 증가되면, 반응은 고온으로 이동된다. 대기의 열전도율이 양호하여 시스템에 더 많은 열을 제공하고 분해 반응 속도를 높이는 데 유리합니다. 아르곤, 질소 및 헬륨의 3 가지 불활성 가스의 열전도율과 온도 사이의 관계는 순차적으로 증가하고 있습니다.
아래 그림은 백운석의 분해 시험을 보여줍니다. 분해 프로세스는 다음 두 단계로 구성됩니다.
MgCO3 → MgO + CO2 ↑
CaCO3 → CaO + CO2 ↑
종래의 N2 퍼지의 조건 하에서, 2 개의 분해 단계의 온도는 유사하고, 분리 효과는 좋지 않다. MgCO3와 CaCO3의 두 성분의 함량을 정확하게 계산하는 것은 어렵습니다. 따라서,이 예에서는 퍼지 분위기로서 CO2를 사용 하였다. 두 중량 감량 단계가 CO2를 생성하기 때문에 퍼지 대기로 CO2를 사용하면 화학적 균형에 영향을 미치고 반응이 "지연"하게됩니다 (무게 손실 비율은 영향을받지 않음). 2 단계 분해의 "지연도"는 동일하지 않기 때문에, 2 단계 중량 손실 (CaCO3 분해)의 지연이 더 중요하다. 이러한 방식으로, 단계 분리의 효과가 효과적으로 달성되고, 샘플에서 MgCO3의 질량비는 44.0% (MgCO3 / CO2 = 1.91)로 정확하게 계산 될 수 있고, CaCO3의 질량비는 55.3% (CaCO3 / CO2 = 2.27).

4. TG 곡선에 대한 부력, 대류 및 난류의 영향

온도가 증가함에 따라 샘플 홀더 내 매체 공간의 기상 밀도가 감소하므로 부력이 감소하며 이는 명백한 중량 증가로 표현됩니다. 샘플 용기의 경우, 상향 유동하는 공기는 명백한 체중 감소를 유발하고, 2 개의 기류는 중량 증가를 유발하며, 이는 도가니의 크기 및 모양과 관련되며, 이는 샘플 용기 위의 공기 배출구에 의해 조정될 수 있으며, 그러나 TG 곡선이 만들어집니다. 전체 온도 범위에 걸쳐 명백한 질량 변화가없는 것은 어렵다.

5. 실험 결과에 대한 샘플의 견고성의 영향

도가니에 로딩 된 샘플의 견고도는 열분해 가스 생성물이 주변 매질 공기로 확산되고 샘플과 대기와의 접촉에 영향을 미친다. 예를 들어, 칼슘 옥살 레이트 일 수화물 CaC2O4 · H2O의 두 번째 단계는 일산화탄소 CO의 반응을 잃습니다 : CaC2O4 · H2O → CaCO3 + CO ↑
매질이 공기 일 때, 샘플이 느슨하고 산화 분위기가 충분하면 DSC 곡선은 발열 효과 (피크 온도 511 ° C)를 가지며, 이는 CO의 산화 인 2CO + O2 → 2CO2입니다. 산소 상태에서 DSC 곡선은 흡열 효과가 있습니다. 아래를 참조하십시오.
느슨하게 (1) 더 꽉 참 (2)

Ⅳ. 열 분석 기술에 의한 다양한 변형 측정

1. 유리 전이 측정

비정질 고체의 경우, 유리 비정질은 가열 동안 비정질 고체에서 유동 역학 (고분자 재료에 대해 높은 탄성)으로 발생합니다. 이 과정에서 비열의 변화와 함께 열 흡수 방향으로의 단계로서 DSC 곡선에 반영됩니다.
굴절. 이 분석으로부터, 재료의 유리 전이 온도를 얻을 수있다.

위의 그림은 에폭시 수지 샘플의 유리 전이 테스트를 보여줍니다. 국제 표준에 따르면, 유리 전이는 일반적으로 129.5 ° C의 중간 점을 차지합니다. 비열 변화는 전이의 심각성을 대략적으로 나타냅니다.

2. 결정화 및 용융 측정

결정의 용융은 용융 공정 동안 흡열 효과를 수반하는 1 차 위상 전이이다. DSC를 사용하여, 흡열 효과를 측정하여 융점, 용융 엔탈피 등과 같은 정보를 얻을 수있다.
위의 그림은 금속 In의 용해를 보여줍니다. 융점은 156.7 ° C (이론적 156.6 ° C)이고 엔탈피는 28.58 J / g (이론치 28.6 J / g)입니다.

위의 그림은 가열 중 비정질 합금의 유리 전이, 냉 결정화 및 용융 테스트를 보여줍니다. 비정질 합금은 실온에서 불충분 한 결정화로 인해 높은 수준의 비정질 상을 가지므로 가열 중에 상당한 유리 전이가있다. 이어서, 냉 결정화 피크가 나타나고, 최종 용융 피크는 실온에서 결정의 동시 용융 및 냉 결정화 공정의 첨가 된 결정 부분을 함유한다.

V. 일반적인 열 분석 분석

1. 열 안정성

열 중량 분석기를 사용하면 분해 공정의 초기 단계를 분석하여 재료의 열 안정성을 이해하고 사용 온도의 상한에 대한 정보를 쉽게 얻을 수 있습니다.
열적 안정성을 나타낼 수있는 온도를 설명하기 위해 기존의 외부 시작점 방법을 사용할 수 있지만 (TG 단계 또는 DTG 피크를 외부 시작점으로 사용할 수 있음) 온도는 분석 경계 조건에 따라 달라집니다 (탄젠트의 범위를 취하십시오) 충격, 때로는 충분히 안정적이지 않습니다. 산업 현장 및 품질 관리 상황에서 중량 손실의 1%, 2%, 5% 이상이 제품의 열 안정성을 특성화하는 데 사용되며 계산 결과가 더 정확하고 신뢰할 수 있습니다.

위의 그림은 PCB 재료로서 라미네이트 샘플의 5% TD (5% 중량 손실)의 테스트 스펙트럼을 보여줍니다. 샘플을 총 3 회 시험하였고, 재현성이 양호하였고, 5% TD는 337.5 ± 1.5 ℃의 범위에 있었다.

2. 피로 리시 공정

위의 그림은 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 PTFE의 열분해 공정 테스트를 보여줍니다. N2 대기는 700 ℃ 이전에 사용되었고 700 ℃ 후에 공기로 전환되었다. PTFE는 고온 저항성 물질이며 초기 분해 온도는 500 ° C 이상 (TG 외부 절단 시작점은 그림에서 569.5 ° C)이며 최대 중량 손실률 점 (DTG 피크 온도)은 다음과 같습니다. 612.1 ℃. 샘플은 불활성 분위기 하에서 100%의 완전히 체중 감량되었고 탄소 잔류 물은 형성되지 않았다. 추가 중량 손실없이 그래프에서 공기로 전환하여 확인할 수 있습니다. c-DTA 곡선은 또한 330.6 ℃의 온도에서 PTFE의 용융 피크를 제공한다.

3. 성분 분석

열 중량 분석기를 사용하여, 적절한 가열 속도 및 측정 분위기를 사용하고, 상이한 분위기 사이의 전환을 합리적으로 배열함으로써 다단계 중량 손실 측정 결과에 기초하여 많은 재료의 내부 성분 비율을 계산할 수있다.

위의 그림은 유리 섬유 강화 PA66의 중량 손실 공정 분석을 보여줍니다. 850 ° C 전에 N2를 사용하고 850 ° C 후에 공기로 전환하십시오. 그림에서 체중 감량이 다음 단계로 나뉘어져 있음을 알 수 있습니다.
1. 1.300 ° C 이전의 소량의 체중 감량 : 0.6%의 체중 감량. 재료 및 일부 유기 휘발 물에 수분이 흡착 될 수 있습니다.
2. 300 ~ 850 ° C : 주요 체중 감소 단계, 체중 감소는 63.4%입니다. PA66의 분해.
3. 850 ° C에서 공기로 전환 한 후 : 중량 손실은 1.5%이며 이는 탄소 열 손실 (PA66 분해 산물)에 해당합니다.
잔여 품질 : 34.5%. 분해되거나 산화되지 않는 유리 섬유 성분이어야합니다.
상기 분석으로부터, 샘플에서 PA66의 비는 64.9% (63.4 + 1.5) 인 것으로 계산 될 수있다. 유리 섬유의 비율은 34.5%입니다. 잔류 수분 / 휘발성 분획은 0.6%였다.

4. 휘발성 승화

열 중량 분석기를 사용하여 샘플 생성 (예 : 윤활유)의 휘발 과정을 테스트하고 안정성을 특성화 할 수 있습니다.

위의 그림은 퍼플 루오로 폴리 에테르 윤활유의 휘발 공정 테스트를 보여줍니다. 온도 프로그램을 실온에서 130 ° C로 상승시키고 일정한 온도로 유지시켰다. 그림은 10, 15, 20, 25, 30 분에서의 질량 백분율 및 13.9 분에서의 가장 빠른 초점 손실 및 해당 DTG 체중 감소율을 보여줍니다. 유사하게, TG는 또한 저장 안정성을 특성화하기 위해 녹나무와 같은 특정 고체 샘플의 휘발 (승화) 과정을 측정 할 수있다.

5. 흡착 및 탈착

위 그림은 서로 다른 습도 환경에서 STA 기기에서 테스트 한 점토의 탈수 및 흡수 과정을 보여줍니다. 특정 습도의 퍼지 분위기를 만들기 위해 습도 발생기를 사용하여 약 30 ° C의 일정한 온도에서 테스트를 수행했습니다. 상대 습도 5%의 건조 퍼지 분위기 하에서, 샘플은 0.81%의 중량 손실로 탈수 공정을 나타냄을 알 수있다. 대기가 25% 상대 습도로 전환되었을 때, 샘플은 1.66%의 중량 증가로 수분 흡수를 나타냈다. 50% 및 75% 상대 습도에이어서, 샘플은 모두 물을 흡수하였고, 중량 증가는 각각 1.38% 및 2.82%였다. 동시에, 청색 DSC 곡선에서, 수분 흡수 공정의 발열 효과 및 엔탈피가 관찰 될 수있다.

6. 결정도에 대한 냉각 속도의 영향

위의 그림은 다른 PET 샘플이 다른 냉각 속도를 사용하여 용융 상태에서 정상 온도로 냉각 된 후 다른 두 번째 온도 상승으로 얻은 결과를 비교합니다. 냉각 속도가 빠를수록, 샘플의 결정화가 적고, 제 2 가열에 의해 얻어진 냉 결정화 피크 면적이 클수록 결정 성이 낮아짐을 알 수있다.
다른 결정도는 재료의 기계적 특성 (유연성, 연성, 내 충격성 등), 광학적 특성, 내용 제성 및 가공성에 영향을 미칩니다. 따라서 열가소성 수지의 제조 공정에서 결정도는 감지 및 제어에 중요한 지표입니다.

7. 산화 안정성

물질의 산화 안정성은 DSC를 사용하여 시험 될 수있다. 특정 테스트 방법에는 OIT 방법 및 동적 온도 산화 방법이 포함됩니다.
산화 유도 기간 (OIT)은 플라스틱 산업의 표준 테스트 방법입니다. 일정한 온도는 일반적으로 200 ° C이지만, 산화 시간의 길이에 따라 적절한 업 / 다운 조정이 이루어질 수 있습니다. 상이한 배치의 샘플의 산화 유도 시간 (OIT)의 차이에 따라, 재료의 산화 방지 성능의 차이와 상이한 산화 방지 첨가제의 산화 방지 효과의 차이를 비교할 수 있고 간접적으로 사용될 수있다. 재료의 노화 방지 특성의 차이. 관련 측정 표준 : DIN EN 728, ISO / TR 10837, ASTM D 3895.

위의 그림은 국가 표준 방법에 따른 폴리에틸렌 플라스틱 입자 OIT 테스트를 보여줍니다. 샘플을 약 15 mg으로 칭량하고, 개방 된 Al 도가니에 넣고, 50 ml / 분 N 2 보호하에 200 ℃로 가온하고, 5 분 후에 O 2로 전환 하였다. 측정 된 산화 유도 기간 (초기 전환에서 O2 로의 전환에서 산화 발열 피크의 외삽 개 시점까지의 시간 차이)은 40.1 분이었다.

8. 경화 시험

DSC는 열경화성 수지 (에폭시 수지, 페놀 수지 등)뿐만 아니라 코팅, 접착제 등의 경화 공정을 측정 할 수 있습니다.
다음 그림은 유리 섬유 강화 에폭시 수지 (GFEP) 프리프 레그의 온도 상승 경화 테스트를 보여줍니다. 경화되지 않은 프리 프레 그는 유리 전이 온도 (101.5 ° C)가 낮고 가열 과정에서 응고됩니다. DSC 곡선에서 큰 발열 피크 (도면에서 136.4, 158.9 ℃ 이중 피크, 엔탈피 43.10을 경화시키는 J / g)를 나타내고; 제 2 온도 상승을위한 냉각 후, 수지가 고화 되었기 때문에, 유리 전이 온도가 142.4 ℃로 상승하고 경화 발열 피크가 더 이상 나타나지 않는다.
참고 : 에폭시 수지의 경우 유리 전이 온도는 경화 정도의 선형성과 비슷합니다. 경화도가 높을수록, 재료의 내부 가교가 더 완전하고, 세그먼트의 이동도가 낮아지고, 유리 전이 온도가 높아진다.

9. 상 변화 시험

위의 그림은 가열 과정에서 철의 상 변화 테스트를 보여줍니다. 771.5 ° C에서의 흡열 피크는 퀴리 점 전이이며 재료는 강자성에서 상자성체로 변환됩니다. 918.6 ° C와 1404.1 ° C에서의 흡열 피크는 두 격자 구조 (bcc body center – fcc face center) 사이의 전이입니다. Netzsch SC404 / STA449는 고유 한 OTS 산소 흡착 시스템을 갖춘 고진공 밀폐 구조와 완전 자동화 된 진공 시스템을 갖추고있어 고온에서 산화를 피하기 위해 순수한 불활성 대기에서 시료를 측정합니다.

10. 다형

다형성은 물질이 둘 이상의 상이한 결정 구조에 존재할 수있는 현상을 지칭한다. 다양한 결정 형태는 물리적 및 화학적 특성이 다르며 특정 조건에서 서로 전환 될 수 있습니다.

위의 그림은 Sulfathiazole 약물의 DSC 측정을 보여줍니다. 그림에서 173.7 ° C의 흡열 피크는 형태 III의 용해로 형태 I로 변환됩니다. 196.2 ° C의 작은 흡열 피크는 형태 II의 용해이며 201.4 ° C에서의 흡열 피크는 형태 I의 용융.

11. 비열 시험

시험 원리
열 물리학의 정의에 따르면, 비열 용량 c (일반 열 분석에 포함 된 일정한 열 비열 용량 Cp)는 특정 온도에서 샘플의 단위 질량 당 단위 온도를 증가시키는 데 필요한 에너지입니다. 즉, Cp = Q / (m * △ T), 단위 J / g * K
이 방정식을 약간 변경하십시오.
Q = Cp * m * △ T
그런 다음 시간을 구별하고 가열 과정에서 샘플의 흡열 전력 q = dQ / dt, 가열 속도 HR = dT / dt, 즉 q = Cp * m * HR
열 류식 DSC를 사용하여, 특정 온도에서의 미지의 비열 샘플 sam 및 알려진 비열 표준 샘플 std의 흡열 전력 q는 동적 가열 속도에서 동일한 가열 속도로 각각 측정되고, 다음과 같이 얻어진다 :
Qsam = KT * (DSCsam – DSCbsl) = Cpsam * msam * HR
Qstd = KT * (DSCstd – DSCbsl) = Cpstd * mstd * HR
KT는 열 흐름 센서의 감도 계수로, 특정 온도에서 DSC 원본 신호 (단위 uV)를 열 흐름 신호 (단위 mW)로 변환 할 수 있습니다. DSCbsl은 한 쌍의 블랭크를 사용하여 측정되는 기준선이며 샘플과 표준의 열 흐름을 측정 할 때 공제됩니다.
위의 두 방정식을 나누면 KT와 HR이 서로 나누어서 얻을 수 있습니다.
(DSCsam – DSCbsl) / (DSCstd – DSCbsl) =
(Cpsam * msam) / (Cpstd * mstd)
약간의 변화, 즉 특정 온도에서 샘플의 일정한 압력 비열 용량 :
Cpsam = Cpstd × [(DSCsam – DSCbsl) / msam] / [(DSCstd – DSCbsl) / mstd] = Cpstd × DSCsam, rel, sub / DSCstd, rel, sub
DSCxxx, rel, sub는 기준선 또는 기준이 기준선으로부터 상대 좌표로 μ 후 DSC 신호를 μV / mg로 나타낸다.

위의 그림은 RT ~ 1000 ° C 범위의 고온 DSC에서 측정 한 순수 구리 샘플의 비열 값 (녹색 곡선)과 문헌 값 (파란 곡선)과의 비교를 보여줍니다.

7월 22, 2020

عمل رائع جداً .

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