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热分析谱图综合解析及在高分子材料研究中的应用
DSC
TGA
热分析谱图综合解析
固化工艺及固化反应动力学
固化（聚合）动力学基础
固化反应是否能够进行由固化反应的表观活化能来决定，表观活化能的大小直观反映固化反应的难易程 vs. Temperature



1
2
5
10
1000/T (K)
Ln (HEAT RATE) (°C/min)
460
440
420
400
380
360
20
10
5



Conversion
Activation Energy (Ea)  Slope
热分析谱图综合解析
TGA Kinetics - Estimated Lifetime
TEMPERATURE (°C)





10
100
1000
10000
100000
1000000
1000/T (K)
ESTIMATED LIFE (hr.)
260
280
300
320
340
360
1 century
1 decade
1 yr.
1 mo.
1 week
1 day
ESTIMATED LIFE
热分析谱图综合解析
案例1 环氧树脂热降解机理
TGA曲线综合解析
热分析谱图综合解析
空气中失重分两个阶段。第一阶段到430C，失重47%
第二阶段失重快于第一阶段，完全失重
100
80
60
40
20
0
100 200 300 400 500 600 700
C/min
10C/min
C/min
5C/min
C/min
Weight (%)
Temperature (C)
Static air
47%
热分析谱图综合解析
100
90
80
70
60
50
40
30
100 200 300 400 500 600 700
C/min
10C/min
C/min
5C/min
C/min
Weight (%)
Temperature (C)
Nitrogen
氮气中失重也分两个阶段。第一阶段也到430C，失重47%
第二阶段失重慢于第一阶段，至700C重量保持>30%
47%
热分析谱图综合解析
100
80
60
40
20
0
100 200 300 400 500 600 700
N2
air
Weight (%)
Temperature (C)
不同气氛的比较 ，10C /min
空气中两个峰，氮气中只有一个峰
热分析谱图综合解析
100
80
60
40
20
0
100 200 300 400 500 600 700
Static air
100
90
80
70
60
50
40
30
100 200 300 400 500 600 700
Nitrogen
第一阶段在不同气氛中失重量一样、失重速率一样、完成温度一样，机理必然一样
第二阶段因气氛的不同，失重行为完全不同，表明机理一定与氧气有关
热分析谱图综合解析
到 430C：
1035-1142 cm-1 for C-O-C and -S-
1361 cm-1 for C-N
3407-3638 cm-1 for OH
到500C ：
824 cm-1 for C-H (包括苯环上的)
1604 cm-1 苯环
2921-2964 cm-1 烷基
热分析谱图综合解析
第一阶段为弱键的断裂，如–OH, –CH2–, –CH3, C–N, –S–与 C–O–C等, 脱除非碳原子，剩余碳骨架，该过程与气氛无关。
第二阶段为碳的氧化，与氧气关系密切。
结论
热分析谱图综合解析
案例2 PP的低聚物含量与热稳定性
研究目的：
1. PP热失重过程与机理
2. 稳定剂的作用
热分析谱图综合解析
T(isoth.) = 160C
T(isoth.) = 190C