絕熱加速量熱儀測定空氣中易變質(zhì)樣品的自分解反應(yīng)過程

本文充分利用杭州仰儀科技TAC-500A型絕熱加速量熱儀的儀器結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計一種特殊的裝樣方式，研究了極易吸濕水解的某氨基鈦類物質(zhì)分別在氮氣與空氣氣氛下的熱分解過程。通過比較兩種工況下熱分解曲線，證明惰性氣體氣氛下樣品具有更低的初始分解溫度以及更高的放熱速率和分解熱，而空氣氛圍下樣品的分解放熱特征明顯減弱。結(jié)果表明，該方法可以有效隔絕空氣對樣品的干擾，可為這類特殊樣品的自分解特性研究提供一條嚴(yán)謹(jǐn)、有效的途徑。

2.實驗條件

實驗儀器：杭州仰儀科技有限公司TAC-500A絕熱加速量熱儀

溫度控制模式：HWS模式

樣品池類型：哈氏合金

啟動區(qū)間溫度：50℃

目標(biāo)溫度：450℃

臺階升溫速率：5℃/min

臺階升溫步長：10℃

溫升檢測閾值：0.02℃

3.1 氮氣氣氛實驗

(1) 稱量0.6g樣品，裝入量熱彈內(nèi)。在量熱彈進(jìn)樣口處放置截壓管，隨后與接頭組焊連接，組件擰緊后截壓管可將量熱彈*密封。整個制樣過程在氮氣手套箱內(nèi)完成；

(2) 將熱電偶插入量熱彈的盲孔內(nèi)，隨后將接頭組焊從爐蓋底部穿過陶瓷纖維保溫層；

(3) 將接頭組焊與四通閥連接，關(guān)閉儀器上蓋，設(shè)置實驗參數(shù)后開始實驗。

3.2 空氣氣氛實驗

在手套箱外按照常規(guī)方式裝樣，樣品量為0.6g。

圖1 (a)氮氣和(b)空氣氣氛下樣品溫度隨時間變化曲線

如圖1所示，氮氣氣氛下，樣品能夠被檢測到3個放熱區(qū)間，而空氣氣氛下僅能檢測到2個放熱區(qū)間。同時可以觀察到對應(yīng)區(qū)間內(nèi)，氮氣氛圍下樣品放熱峰更為明顯。說明部分樣品可能已經(jīng)在空氣環(huán)境中吸濕變性。

圖2 (a)氮氣和(b)空氣氣氛下樣品溫升速率-溫度曲線

絕熱溫升區(qū)間內(nèi)樣品的溫升速率-溫度曲線如圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，氮氣氣氛下樣品的最大溫升速率達(dá)到0.7℃/min，而空氣氣氛不超過0.3℃/min，這可能是由于樣品部分變性導(dǎo)致反應(yīng)物減少，樣品自分解反應(yīng)速率下降。

兩種工況下樣品的自放熱起始溫度（Tonset）和絕熱溫升（ΔTad）數(shù)據(jù)如表1所示。可以看出，在第2和第3個放熱階段，兩組實驗樣品的Tonset溫度具有較高一致性，但空氣氛圍中ΔTad顯著下降，說明在這兩個階段兩個樣品仍然發(fā)生相同的自分解反應(yīng)，但由于空氣組實驗樣品變性的原因，參與分解反應(yīng)的物質(zhì)含量下降。

表1氮氣和空氣氣氛樣品絕熱數(shù)據(jù)對比

通過本實驗測試結(jié)果，確認(rèn)利用TAC-500A絕熱加速量熱儀可有效測定空氣中易變性樣品的自分解放熱特性。本文描述的方法可解決常規(guī)熱分析儀器針對該類型樣品測試存在的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性缺陷。