ICS 19.020
N 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T277612011
热重分析仪失重和剩余量的试验方法
Standard test method of mass loss and residue measurement validation of
thermogravimetric analyzers
2012-05-01实施
2011-12-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 27761—2011
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 符号 5 试验方法概述 6 仪器 7 试剂与材料 8 仪器校准 9 参数测定 10 计算· 11 报告附录A（资料性附录） 计算示例附录B（资料性附录） 本标准章条编号与ASTME2402—2005章条编号对照参考文献
OU
4
10 13 GB/T27761—2011
前言
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准与ASTME2402一2005《热重分析仪失重和剩余量的试验方法》（英文版）技术内容基本
一致。
本标准与ASTME2402一2005比较，主要修改内容如下：
一重新定义了剩余量术语；一将原文中12.6中符号M。修改为Xmx，并解释为最大失重标准物质中已知的挥发性物质失重
值，以质量分数表示；一将第12章中12.9计算示例部分从正文移至附录A（资料性附录）；一附录B(资料性附录）中列出了本标准章条编号与ASTME2402一2005章条编号的对照
览表。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准负责起草单位：国家纳米科学中心、耐驰科学仪器商贸（上海)有限公司。 本标准主要起草人：朴玲钰、常怀秋、曾智强、高洁、毛立娟。 GB/T27761—2011
热重分析仪失重和剩余量的试验方法
1范围
本标准规定了通过热重分析仪（TGA)来确认失重和剩余量的程序，并建立起基于失重和剩余量试验的分析方法。
本标准适用于确认热重分析仪性能参数，包括失重和剩余量的重复性（精密度）、检测限、定量限、线性与偏差，技术说明和规章符合性。
本标准不包括与其使用相关的所有安全问题。在使用本标准方法之前，使用者有责任建立适当的安全与健康规范，并确认规范的适用性。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T6425热分析术语 ASTME177在ASTM测试方法中术语精密度和偏差的使用（Standardpracticeforuseofthe
termsprecisionandbias inASTMtestmethods)
ASTME473热分析相关标准术语（Standardterminologyrelatingtothermalanalysis andrhe ology)
ASTME1142 2与热物理性能相关的标准术语（Standardterminologyrelatingtothermophysical properties)
ASTME1582 热重分析法温度校准的标准规范（Standardpracticeforcalibrationoftemperature scale·for thermogravimetry)
ASTME1970热分析数据统计处理的标准规范（Standardpracticeforstatisticaltreatmentof thermoanalytical data)
ASTME2040热重分析仪质量校准的标准测试方法（Standardtestmethodformassscalecali- bration of thermogravimetric analyzers)
ASTME2161热分析中与性能验证相关的标准术语（Standardterminologyrelatingtoperform ance validation in thermal analysis)
3术语和定义
GB/T6425、ASTME473、ASTME177、ASTME1142和ASTME2161中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了其中的一些术语和定义。 3. 1
热重分析thermogravimetricanalysis（TGA）在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量与温度或时间关系的技术。
1 GB/T 27761-2011
3. 2
动态质量变化测量dynamicmass-changedetermination 在程序升、降温和一定气氛下，测量试样质量M随温度T变化的技术。
3. 3
热重曲线（TG曲线）thermogravimetriccurve（TGcurve）由热重法测得的数据以质量（或质量分数）随温度或时间变化的形式表示的曲线。曲线的纵坐标为
质量m（或质量分数），向上表示质量增加，向下表示质量减少；横坐标为温度T或时间t，自左向右表示温度升高或时间增长。 3. 4
微商热重曲线derivativethermogravimetriccurve（DTGcurve）由热天平测得的数据，以质量变化速率与温度或时间的关系图示。当试样质量增加时，DTG曲线
峰向上；质量减小时，峰应向下。 3. 5
热天平thermobalance 在程序控温和一定气氛下，连续称量试样质量的仪器，是实施热重法的仪器。
3. 6
程序控温 controlled temperature programme 按预定的程序进行温度控制。当所测试的温度范围参比物未发生任何转变或反应时，程序温度
(programtemperature）等于参比埚的温度。 3.7
高挥发性物质highlyvolatilematter 沸点在200℃以下的材料（如水、塑化剂、残余溶剂等）。
3.8
中挥发性物质mediumvolatilematter 沸点在（200～400）℃范围内的材料（如油、聚合物降解产物）。
3. 9
剩余量residue 在挥发性组分挥发以后剩余材料的质量。
3. 10
失重平台 masslossplateau 热重曲线上质量相对稳定的区域（即质量对时间的一阶导数最小极值处）。
3.11
热分析实验数据的质量标志 3. 11. 1
重复性repeatability 在相同条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果之间的一致性。
3.11.2
检测限（ detection limit 被分析物可确切检知的最小量。
3.11.3
定量限quantitative limit 可定量的最小量，并具有可接受的准确度和精密度。
2 GB/T277612011
3.11.4
线性linearity 满量程输出得到的最优线性曲线上，从输出点到线性曲线的最大偏差，不包括异常值。
3.11.5
偏差bias 被分析物实验值与已知参考值之差。
4符号
下列符号适用于本文件。 Bias：偏差。 DL：失重检测限。 L：线性。 QL：失重定量限。 R：剩余量。 r:失重重复性。
5试验方法概述
5.1在使用TGA测量时，质量是其主要的变量，温度或时间是其主要的自变量。 5.2选用已知挥发量的标准物质作分析物，在指定的温度范围内使用热重装置直接测量其失重和剩余量并确认。 5.3也可以使用特定的试样作为分析物进行失重和剩余量的热重方法确认。 5.4三个或更多试样（试样的失重名义上可以反映本文件适用范围的最大、中等和最小值），每个试样至少进行三次实验。不含有分析物的四号空白试样同样进行至少三次实验。 5.4.1失重、剩余量的线性和偏差通过对三个或多个试样的实验结果进行最佳线性拟合来确定。 5.4.2失重、剩余量的检测限及定量限通过空白试样测量结果的标准偏差来确定。 5.4.3失重、剩余量的重复性通过对三个或多个试样进行重复性实验来确定。 5.5本标准方法依赖于待测组分特定的热稳定性范围。因此，不具有明确热稳定性范围的杂质或其他材料，或其热稳定性与其他组分相同时，将会产生干扰。
6仪器
6.1热重分析仪（TGA)一一本标准方法要求使用的热重分析仪至少需要以下设备。 6.1.1热天平，包括以下内容。 6.1.1.1炉子：能够以（5～25）℃/min恒定速率将试样均匀加热到恒定温度400℃。 6.1.1.2温度传感器：用来显示样品/炉子温度，灵敏度为士0.1℃。 6.1.1.3连续记录天平：最小检测质量100mg，灵敏度土10ug： 6.1.1.4可控惰性气氛装置：情性载气纯度为99.9%以上、流量为（50~100）mL/min士5mL/min。
注：避免过快的吹扫速率，否则将会产生滞流效应和温度梯度等干扰。 6.1.2温度控制器：能够在选定的温度区间内执行特定的温度程序，其温度变化速率为（5～25)℃/min，
3 GB/T 27761—2011
温度波动在士0.5℃/min以内。 6.1.3记录装置：能够记录和显示任何试样质量信号、噪声信号随温度及噪声的变化（TGA曲线）。 6.1.4容器（埚等）：不与试样发生反应，且能在直至450℃的温度下保持质量稳定。 6.2带刻度的微量移液管：容量为(20～40)μL，偏差为士1μL。
7试剂与材料
7.1失重标准物质，最好选择在(25～200)℃内失重能够覆盖2%、50%和98%的有证标准物质。也可以使用具有其他失重数值的材料，但应给予说明。若在实验进行过程中，试样产生有害气体且从装置中排出，要使用通风设备，确保实验者不暴露在有害气体中。
注：查阅失重标准物质各组分的材料安全数据表（MSDS），以获取更多安全信息。 7.2纯度高于99.9%的氮气（或其他情性载气）。
8仪器校准
8.1电源开启后，在进行任何实验之前，仪器需平衡至少一个小时。 8.2按照操作手册中制造商描述的程序对仪器进行清洁和校准 8.3如果未事先进行温度和质量校准，则应在与确认实验相同的载气、流量和加热速率（10℃/min）条件下，分别根据方法ASTME1582和ASTME2040对仪器进行温度和质量校准。
9参数测定
9.1 实验过程对空白试样及至少三个有失重的试样分别进行三次重复测试，失重试样的性能经过确认，至少能够代表最小、中等和最大失重。
注：本标准中的空白试样为空容器。 9.2每个标准物质/样品至少准备150mg，覆盖实验失重范围，失重标称值分别为2%、50%和98%。 所选试样的质量值应该接近预期的失重范围。其他的失重值和质量范围也可以使用但应给予说明。 9.3称量空容器的质量（见图1）。
20 -
10-
400. 34 °C 2. 444 μg
0 酒 10
20 +
o
50 100 150 200250 300350400450 0500
湿度/℃
图1 空容器的失重确认 GB/T27761-~2011
9.4使用微型移液管，将最大失重试样（例如，失重98%的标准样品/物质）取（20～40)μL，置于样品容器中。启动仪器，准备进行实验。称量并记录试样的质量M。（1）。在整个实验过程中，一直用干燥的氮气（或其他惰性载气）以（50～100)mL/min的流量吹扫样品室。也可以取其他体积量的样品，但应给予说明。 9.5以10℃/min的升温速率将试样从25℃加热至400℃，并记录加热曲线。也可以使用其他的加热速率，但应给予说明。
注：较高的升温速率会降低介于高挥发性和中挥发性之间成分的分辨率，从而导致较差的检测限和定量限。 9.6冷却试样至25℃。此时不需要记录热重曲线。 9.7在9.5中得到的热失重曲线上第一个失重平台前后各选择一点，两点对应的温度分别为T，和 T2。记录这两点的质量分别为M（1)和Mz（1)（见图2）。
注1：微商曲线的波谷对识别T2点很有用，这是介于低温（高挥发性）和高温（中挥发性)失重区域之间的最大分辨
率点。 注2：一般情况下选择T，为室温，M（1)即为M。（1)。
15 25℃,15.04mg
0. 3
挥发量
0. 2
10-
9.87mg (65. 63%)
(3./u)/惠
0
0. 1
5
365.0℃,5.17mg
0. 0
0+
50 1001502 200 250300350 400450 500
温度/℃
图2中等失重试样的失重确认
9.8根据式(2)确定M（1)和M2（1)之间的失重△Mmx（1）。 9.9对中等、最小失重试样和空白试样重复9.3～9.8的步骤，使用由9.7确定的相同测试范围（T，和T2），记录失重△Mmia（1）、AMmin（1），并以毫克（mg）为单位记录空白试样的剩余量M.（1）。
注：观察和记录M，值的符号，它可能是正值（表观质量增重），也可能为负值（表观质量减少）。 9.10对最大、中等、最小失重试样和空白试样按照9.3～9.8的步骤各重复两次实验，记录失重值为 △Mmmx（2）、AMmu（3）、AMmid（2）、AMmid（3）、AMmin（2）、AMmin（3）、M（2）和M（3）。 9.11依据得到的三次空白试样和失重试样的数据（见ASTME1970），分别计算失重的平均值（M，和 AM和标准偏差S。这些值分别记录为M,，△Mmex，AMmid，AMuin，St，Smax，Smid，Smin 9.12使用在9.11中确定的空白试样失重标准偏差5t，根据式（3）和式（4)分别确定并给出失重值、失重检测限（DL)及定量限（QL）。 9.13根据在9.11中得到的sm，Smid，5min，计算失重的合成相对标准偏差（见ASTME1970）。将该数值记作失重重复性r，以质量分数表示。 9.14以9.2中得到的失重值为自变量X、9.11中得到的失重平均数值为因变量Y作图，利用最小二
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GB/T277612011
热重分析仪失重和剩余量的试验方法
Standard test method of mass loss and residue measurement validation of
thermogravimetric analyzers
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2011-12-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 27761—2011
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 符号 5 试验方法概述 6 仪器 7 试剂与材料 8 仪器校准 9 参数测定 10 计算· 11 报告附录A（资料性附录） 计算示例附录B（资料性附录） 本标准章条编号与ASTME2402—2005章条编号对照参考文献
OU
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10 13 GB/T27761—2011
前言
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准与ASTME2402一2005《热重分析仪失重和剩余量的试验方法》（英文版）技术内容基本
一致。
本标准与ASTME2402一2005比较，主要修改内容如下：
一重新定义了剩余量术语；一将原文中12.6中符号M。修改为Xmx，并解释为最大失重标准物质中已知的挥发性物质失重
值，以质量分数表示；一将第12章中12.9计算示例部分从正文移至附录A（资料性附录）；一附录B(资料性附录）中列出了本标准章条编号与ASTME2402一2005章条编号的对照
览表。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准负责起草单位：国家纳米科学中心、耐驰科学仪器商贸（上海)有限公司。 本标准主要起草人：朴玲钰、常怀秋、曾智强、高洁、毛立娟。 GB/T27761—2011
热重分析仪失重和剩余量的试验方法
1范围
本标准规定了通过热重分析仪（TGA)来确认失重和剩余量的程序，并建立起基于失重和剩余量试验的分析方法。
本标准适用于确认热重分析仪性能参数，包括失重和剩余量的重复性（精密度）、检测限、定量限、线性与偏差，技术说明和规章符合性。
本标准不包括与其使用相关的所有安全问题。在使用本标准方法之前，使用者有责任建立适当的安全与健康规范，并确认规范的适用性。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T6425热分析术语 ASTME177在ASTM测试方法中术语精密度和偏差的使用（Standardpracticeforuseofthe
termsprecisionandbias inASTMtestmethods)
ASTME473热分析相关标准术语（Standardterminologyrelatingtothermalanalysis andrhe ology)
ASTME1142 2与热物理性能相关的标准术语（Standardterminologyrelatingtothermophysical properties)
ASTME1582 热重分析法温度校准的标准规范（Standardpracticeforcalibrationoftemperature scale·for thermogravimetry)
ASTME1970热分析数据统计处理的标准规范（Standardpracticeforstatisticaltreatmentof thermoanalytical data)
ASTME2040热重分析仪质量校准的标准测试方法（Standardtestmethodformassscalecali- bration of thermogravimetric analyzers)
ASTME2161热分析中与性能验证相关的标准术语（Standardterminologyrelatingtoperform ance validation in thermal analysis)
3术语和定义
GB/T6425、ASTME473、ASTME177、ASTME1142和ASTME2161中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了其中的一些术语和定义。 3. 1
热重分析thermogravimetricanalysis（TGA）在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量与温度或时间关系的技术。
1 GB/T 27761-2011
3. 2
动态质量变化测量dynamicmass-changedetermination 在程序升、降温和一定气氛下，测量试样质量M随温度T变化的技术。
3. 3
热重曲线（TG曲线）thermogravimetriccurve（TGcurve）由热重法测得的数据以质量（或质量分数）随温度或时间变化的形式表示的曲线。曲线的纵坐标为
质量m（或质量分数），向上表示质量增加，向下表示质量减少；横坐标为温度T或时间t，自左向右表示温度升高或时间增长。 3. 4
微商热重曲线derivativethermogravimetriccurve（DTGcurve）由热天平测得的数据，以质量变化速率与温度或时间的关系图示。当试样质量增加时，DTG曲线
峰向上；质量减小时，峰应向下。 3. 5
热天平thermobalance 在程序控温和一定气氛下，连续称量试样质量的仪器，是实施热重法的仪器。
3. 6
程序控温 controlled temperature programme 按预定的程序进行温度控制。当所测试的温度范围参比物未发生任何转变或反应时，程序温度
(programtemperature）等于参比埚的温度。 3.7
高挥发性物质highlyvolatilematter 沸点在200℃以下的材料（如水、塑化剂、残余溶剂等）。
3.8
中挥发性物质mediumvolatilematter 沸点在（200～400）℃范围内的材料（如油、聚合物降解产物）。
3. 9
剩余量residue 在挥发性组分挥发以后剩余材料的质量。
3. 10
失重平台 masslossplateau 热重曲线上质量相对稳定的区域（即质量对时间的一阶导数最小极值处）。
3.11
热分析实验数据的质量标志 3. 11. 1
重复性repeatability 在相同条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果之间的一致性。
3.11.2
检测限（ detection limit 被分析物可确切检知的最小量。
3.11.3
定量限quantitative limit 可定量的最小量，并具有可接受的准确度和精密度。
2 GB/T277612011
3.11.4
线性linearity 满量程输出得到的最优线性曲线上，从输出点到线性曲线的最大偏差，不包括异常值。
3.11.5
偏差bias 被分析物实验值与已知参考值之差。
4符号
下列符号适用于本文件。 Bias：偏差。 DL：失重检测限。 L：线性。 QL：失重定量限。 R：剩余量。 r:失重重复性。
5试验方法概述
5.1在使用TGA测量时，质量是其主要的变量，温度或时间是其主要的自变量。 5.2选用已知挥发量的标准物质作分析物，在指定的温度范围内使用热重装置直接测量其失重和剩余量并确认。 5.3也可以使用特定的试样作为分析物进行失重和剩余量的热重方法确认。 5.4三个或更多试样（试样的失重名义上可以反映本文件适用范围的最大、中等和最小值），每个试样至少进行三次实验。不含有分析物的四号空白试样同样进行至少三次实验。 5.4.1失重、剩余量的线性和偏差通过对三个或多个试样的实验结果进行最佳线性拟合来确定。 5.4.2失重、剩余量的检测限及定量限通过空白试样测量结果的标准偏差来确定。 5.4.3失重、剩余量的重复性通过对三个或多个试样进行重复性实验来确定。 5.5本标准方法依赖于待测组分特定的热稳定性范围。因此，不具有明确热稳定性范围的杂质或其他材料，或其热稳定性与其他组分相同时，将会产生干扰。
6仪器
6.1热重分析仪（TGA)一一本标准方法要求使用的热重分析仪至少需要以下设备。 6.1.1热天平，包括以下内容。 6.1.1.1炉子：能够以（5～25）℃/min恒定速率将试样均匀加热到恒定温度400℃。 6.1.1.2温度传感器：用来显示样品/炉子温度，灵敏度为士0.1℃。 6.1.1.3连续记录天平：最小检测质量100mg，灵敏度土10ug： 6.1.1.4可控惰性气氛装置：情性载气纯度为99.9%以上、流量为（50~100）mL/min士5mL/min。
注：避免过快的吹扫速率，否则将会产生滞流效应和温度梯度等干扰。 6.1.2温度控制器：能够在选定的温度区间内执行特定的温度程序，其温度变化速率为（5～25)℃/min，
3 GB/T 27761—2011
温度波动在士0.5℃/min以内。 6.1.3记录装置：能够记录和显示任何试样质量信号、噪声信号随温度及噪声的变化（TGA曲线）。 6.1.4容器（埚等）：不与试样发生反应，且能在直至450℃的温度下保持质量稳定。 6.2带刻度的微量移液管：容量为(20～40)μL，偏差为士1μL。
7试剂与材料
7.1失重标准物质，最好选择在(25～200)℃内失重能够覆盖2%、50%和98%的有证标准物质。也可以使用具有其他失重数值的材料，但应给予说明。若在实验进行过程中，试样产生有害气体且从装置中排出，要使用通风设备，确保实验者不暴露在有害气体中。
注：查阅失重标准物质各组分的材料安全数据表（MSDS），以获取更多安全信息。 7.2纯度高于99.9%的氮气（或其他情性载气）。
8仪器校准
8.1电源开启后，在进行任何实验之前，仪器需平衡至少一个小时。 8.2按照操作手册中制造商描述的程序对仪器进行清洁和校准 8.3如果未事先进行温度和质量校准，则应在与确认实验相同的载气、流量和加热速率（10℃/min）条件下，分别根据方法ASTME1582和ASTME2040对仪器进行温度和质量校准。
9参数测定
9.1 实验过程对空白试样及至少三个有失重的试样分别进行三次重复测试，失重试样的性能经过确认，至少能够代表最小、中等和最大失重。
注：本标准中的空白试样为空容器。 9.2每个标准物质/样品至少准备150mg，覆盖实验失重范围，失重标称值分别为2%、50%和98%。 所选试样的质量值应该接近预期的失重范围。其他的失重值和质量范围也可以使用但应给予说明。 9.3称量空容器的质量（见图1）。
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400. 34 °C 2. 444 μg
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湿度/℃
图1 空容器的失重确认 GB/T27761-~2011
9.4使用微型移液管，将最大失重试样（例如，失重98%的标准样品/物质）取（20～40)μL，置于样品容器中。启动仪器，准备进行实验。称量并记录试样的质量M。（1）。在整个实验过程中，一直用干燥的氮气（或其他惰性载气）以（50～100)mL/min的流量吹扫样品室。也可以取其他体积量的样品，但应给予说明。 9.5以10℃/min的升温速率将试样从25℃加热至400℃，并记录加热曲线。也可以使用其他的加热速率，但应给予说明。
注：较高的升温速率会降低介于高挥发性和中挥发性之间成分的分辨率，从而导致较差的检测限和定量限。 9.6冷却试样至25℃。此时不需要记录热重曲线。 9.7在9.5中得到的热失重曲线上第一个失重平台前后各选择一点，两点对应的温度分别为T，和 T2。记录这两点的质量分别为M（1)和Mz（1)（见图2）。
注1：微商曲线的波谷对识别T2点很有用，这是介于低温（高挥发性）和高温（中挥发性)失重区域之间的最大分辨
率点。 注2：一般情况下选择T，为室温，M（1)即为M。（1)。
15 25℃,15.04mg
0. 3
挥发量
0. 2
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9.87mg (65. 63%)
(3./u)/惠
0
0. 1
5
365.0℃,5.17mg
0. 0
0+
50 1001502 200 250300350 400450 500
温度/℃
图2中等失重试样的失重确认
9.8根据式(2)确定M（1)和M2（1)之间的失重△Mmx（1）。 9.9对中等、最小失重试样和空白试样重复9.3～9.8的步骤，使用由9.7确定的相同测试范围（T，和T2），记录失重△Mmia（1）、AMmin（1），并以毫克（mg）为单位记录空白试样的剩余量M.（1）。
注：观察和记录M，值的符号，它可能是正值（表观质量增重），也可能为负值（表观质量减少）。 9.10对最大、中等、最小失重试样和空白试样按照9.3～9.8的步骤各重复两次实验，记录失重值为 △Mmmx（2）、AMmu（3）、AMmid（2）、AMmid（3）、AMmin（2）、AMmin（3）、M（2）和M（3）。 9.11依据得到的三次空白试样和失重试样的数据（见ASTME1970），分别计算失重的平均值（M，和 AM和标准偏差S。这些值分别记录为M,，△Mmex，AMmid，AMuin，St，Smax，Smid，Smin 9.12使用在9.11中确定的空白试样失重标准偏差5t，根据式（3）和式（4)分别确定并给出失重值、失重检测限（DL)及定量限（QL）。 9.13根据在9.11中得到的sm，Smid，5min，计算失重的合成相对标准偏差（见ASTME1970）。将该数值记作失重重复性r，以质量分数表示。 9.14以9.2中得到的失重值为自变量X、9.11中得到的失重平均数值为因变量Y作图，利用最小二
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