[拼音]:rezhongliangfa
[外文]:thermogravimetry
在温度程序控制下测量试样的质量(或重量)随温度变化的一种热分析技术,英文缩写TG。可在加热过程中连续称量试样质量(或重量)的仪器称热天平。试样在加热(或冷却)过程中如有脱附(吸附)、蒸发、升华、脱水、热分解或与气体反应等情况发生时,伴随有重量变化,记录试样重量随温度变化关系的曲线称热重量曲线或TG曲线。
简史1902年已开始研制热天平,但可供实用的热天平是1915年由日本的本多光太郎研制成功的。1945年开始有照相法记录的热天平出售。热天平在自动化方面的进展,大体上与差热分析仪器相同。
种类热天平种类很多,按结构分类,有弹簧秤式、刀口式、吊带式和扭动式等;按测量时天平梁位置是否改变分类,有零位法和变位法两种;按试样容器位置分类,则有上皿式、平卧式和下皿式三种。世界上不同型式的热天平约有160种,其中商品约20多种。
零位法扭动式热天平如图1所示,
![图](/d/bkimg/2022110800/vnyd0rwzbeu.webp)
由永久磁铁、线圈、光电系统和伺服放大器等构成。天平梁固定在处于两个永久磁铁间的线圈上,梁的一侧有一带孔的遮光片。光源、遮光片和光电池构成光电系统,它的作用在于检测天平梁的位置。伺服放大器的作用是根据光电池信号调节线圈电流,使天平梁保持在平衡位置。此种热天平具有灵敏度高、响应快的特点。
当试样没有重量变化时,天平梁处于平衡位置,光通过遮光片照射到差动式光电池上,光电池上下两部分的光照面积相等,两光电池产生的信号大小相等、方向相反,互相抵消,无信号输出;试样置于电炉中加热,通过热电偶记录其温度,当试样因化学变化发生重量变化时,天平梁偏离平衡位置,光电池上下两部分的光照面积不同,光电池就有信号输出,伺服放大器根据光电池信号调节线圈电流,使天平梁恢复至平衡位置,流过线圈的电流大小正比于重量变化。
热重量曲线TG曲线如图2所示,
![图](/d/bkimg/2022110800/uz0nf4214lg.webp)
以质量(或重量)作为纵坐标,以温度或时间为横坐标。图中AB是TG曲线中的重量不变部分,称为坪。B点开始失重,B点对应的温度Ti为反应开始温度。到C点反应终止, C点对应的温度Tf为反应终止温度。两坪之间的距离表示所失重量。
由热重量曲线除了可以看出分解的起始和终止温度外,还可以看出试样和分解产物稳定存在的温度区间,并可根据所失重量推测反应产物,但还应借助于其他手段(见差热分析)证实,否则容易作出错误结论。对相继发生的重叠反应来说,要在TG曲线上区分两反应是困难的,而导数热重量曲线则能很好分辨。
导数热重量法是产生热重量曲线对时间或温度的一阶导数的技术,英文缩写DTG。1953年W.L.de凯泽研制出测定 DTG曲线的差示热天平,它是通过机械办法获得DTG曲线的。1954年L.厄尔迪等报道了 TG-DTG联记实验结果。
DTG曲线如图3所示,
![图](/d/bkimg/2022110800/1paxi1xsak1.webp)
纵坐标表示重量变化率,横坐标表示温度或时间。DTG曲线以峰形出现,峰面积与每一反应的重量变化成正比。DTG曲线与 TG曲线相比,优点是DTG曲线能分辨重叠反应,方便而又精确地确定变化开始温度、失重速率最大时的温度和终止温度,便于区分重叠反应的重量变化。TG曲线和DTG曲线的影响因素,除与DTA相同外,还有浮力和气体流速。
- 参考书目
- T.Daniels,Thermal Analysis,Kogan Page, London,1973.