ICS 19.020 N 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T31229—2014
热重法测定挥发速率的试验方法
Test method for volatility rate by thermogravimetry
2015-04-15实施
2014-09-30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/T31229—2014
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 试验方法概述 5 意义与使用 6 干扰 7 仪器 6
试样制备 9 校准 10 程序· 11 计算 12 报告· 附录A（资料性附录） 精密度和偏差附录B（资料性附录）本标准章条编号与ASTME2008一2008章条编号对照 GB/T31229—2014
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准与ASTME2008一2008《热重法测定挥发速率的试验方法》技术内容基本一致。 本标准与ASTME2008—2008相比，主要技术内容修改如下：
3.1中列出了热重法和热重分析的定义；第9章的内容根据国内校准方法重新规定；由于“m；”和“m：”的单位是毫克，而“r，”的单位是微克每分钟，为使单位数量级一致应在式（1) 上加乘1000；由于使用方法A时，恒定温度下，样品的挥发速率会随着温度或时间改变，即使恒速挥发也有可能在30min内挥发完全，因此公式r，=（m；一m）/30并不适用，在11.2去掉了该公式； -将第13章精密度与偏差部分从正文移至附录A（资料性附录）；附录B(资料性附录）中列出了本标准章条编号与ASTME2008一2008章条编号的对照一览表。
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、吴志娇、曾智强。
I GB/T31229—2014
热重法测定挥发速率的试验方法
1范围
本标准规定了热重法测定样品挥发速率的方法。 本标准适用于使用热重分析仪测试25℃～500℃温度区间，单一挥发组分的挥发速率。本标准适
用于测试挥发速率大于5μg/min的样品。本标准的使用者有责任确定是否需重复测试以及重复测试的次数，从而达到使用要求。
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。
规范性引用文件
2
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 GB/T8170国标数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T27762热重分析仪质量示值校准的试验方法 ASTME177在ASTM测试方法中术语精密度和偏差的使用（StandardPracticeforUseofthe
Terms Precision and Bias in ASTM Test Methods)
ASTME473热分析相关标准术语（TerminologyRelatingtoThermalAnalysis） ASTME691实验室间研究测定试验方法精密度的指导用实施规程（StandardPracticeforCon
ducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method)
ASTME1142 与热物理性能相关的标准术语（StandardTerminologyRelatingto Thermophysical Properties)
3术语和定义
GB/T6425、ASTME473和ASTME1142界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
热重法thermogravimetry；TG 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。
3.2
挥发性 volatility 固体或液体物质在常温下挥发为气体的趋势。
3.3
挥发速率 volatilityrate 固体或液体物质在某温度下变为气体的速率。测试结果是以单位时间的挥发量来表示。
1 GB/T31229—2014
试验方法概述
4
将固体或液体试样盛放在适宜埚中，埚盖宜具有直径为0.33mm～0.38mm的小孔。在热重分析仪中以两种方式加热试样：方法A等温质量变化测量，是将试样加热到某一温度后，保持恒温一段时间，见图1；方法B动态质量变化测量，是在设定温区内以缓慢、恒定的速率加热试样，见图2，连续测量试样质量，以质量变化或变化率作为时间或温度的函数表示。某温度下试样的挥发速率可以用两种方式表示：根据方法A，以单位时间内失重的平均速率来表示；根据方法B，以单位时间内失重的瞬时速率(一阶导数)来表示。
6 -
50
5
45
4-
(m, 1,)
40
3-
0./3
/吾巢
35
2.
(mp t,) 30 ￥
1
0+ 0
35 103
5
10 15
20 25 30 时间/min
说明： m; 试样的初始质量，单位为毫克（mg）； m试样的最终质量，单位为毫克(mg)；
一初始时间，单位为分（min）；
t; - 一
t- 最终时间，单位为分（min）。 注：此图测试条件包括样品为水，样品质量为5.79mg，埚盖孔径为0.33mm，气氛条件为氮气100mL/min，恒温
温度50℃。
图1方法A等温质量变化测量图
2 GB/T 31229—2014
2. 0
16 -
,(50 ℃)
.
1. 5
12 -
(80
1109
8
/iu),
竺 /善巢
/車联重 ( 0. 0
0. 5
r,(80 C)
++++
r, (50 ℃) 40
0
80
100
20
60 温度/℃
说明：
试样的瞬时挥发速率。
注：此图测试条件包括样品为水，样品质量为15.30mg，埚盖孔径为0.33mm，气氛条件为氮气100mL/min，升
温速率为2.0℃/min。
图2 方法B动态质量变化测量图
5意义与使用
5.1材料的挥发性不是一个热力学平衡特性，而是一个与热力学性质（蒸汽压）相关的特性。其受表面积、温度、粒径和吹扫气流速等因素影响，即受扩散过程控制。 5.2在本方法中，宜使用带有直径0.33mm～0.38mm孔的埚盖的埚使试样对除温度以外的其他环境变化不敏感。若埚盖的孔径大于0.38mm，不仅使试样失重速率增加，还会提高试样对其他环境变化的敏感程度而降低测量精度。 5.3通过本方法得到的结果并不严格等于样品经前处理后得到的经验值，但可以在这种环境下对材料的挥发性进行比较。因此，由本方法确定的挥发速率应视作条件值。 5.4挥发速率可用来评估那些可计量的值，如挥发区间以及挥发量。
6干扰
对于包括两种或多种挥发性组分的混合物或者在测试中会发生分解的试样，可能在方法A的失重一时间曲线上出现弯曲（见图3），得到的是混合物挥发量叠加的总失重。在这种情况下，挥发速率不是恒定的，不应作为单一值来报告。
3 GB/T31229—2014
12 7
50
10 -
45
8-
(m,t)
智
2./
6-
鲁
40
1
I
35
(mp t)
0. 0
10 15 20
5
30
35
时间/min
注：此图测试条件包括样品为质量比为50：50的水和乙醇，样品质量为11.68mg，埚盖孔径为0.33mm，气氛条
件为氮气100mL/min，恒温温度50℃。
图3方法A：具有两种组分的混合材料的等温质量变化测量图
7仪器 7.1# 热重分析仪基本配置 7.1.1 热天平：
a）加热炉：能够以恒温或恒定加热速率对试样进行均匀可控加热； b) 温度传感器：用来显示试样/加热炉温度，灵敏度为士0.1℃； c) 连续记录天平：不间断测量试样质量，最小检测质量为100mg，灵敏度为士10μg； d) 可控情性气氛装置：情性载气（N2、He等）纯度为99.9%以上，流量为50×（1士5%）mL/min~
100×(1±5%）mL/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。
7.1.2温度控制器：能够在确定的温度区间内执行特定的温度程序，执行方式有两种：一是以恒定的温度变化速率1℃/min～2℃/min执行，温度波动为士0.1℃/min；二是以最低50℃/min的速率快速加热试样至设定温度并恒温30min，温度波动为士1℃。 7.1.3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）。 7.1.4埚：不与试样发生反应，在本方法使用的温度范围内保持质量稳定。埚盖宜具有直径为 0.33mm~0.38mm的小孔。
注：对于埚是否适合于本方法，最关键的参数是小孔的直径和盖子的厚度。从各仪器公司处均可获得适合此目
的的密封甘埚，体积为25μL～50μL，壁厚为80μL～150μm。
7.2实施本方法需要的及有用的辅助配置 7.2.1 数据分析装置：此设备非必要，但使用时能够连续计算和显示质量对时间的一阶导数（质量变化/分），可以监测到0.05μg/min的变化。 7.2.2密封装置：将试样压缩到密封的埚中。 7.2.3 3微量移液管或注射器：将1μL～30μL的液体试样转移到埚中。
4 GB/T31229—2014
8试样制备
8.1通常按原样对试样进行测量。如果对试样进行了前处理，在报告中应注明。 8.2由于所用的试样可能是混合物，因此要注意确保所分析的试样具有代表性。如果试样为液体，在取用之前要充分混合。如果试样为固体，要注意从其不同的部位取样，混合为一个试样；或者作为独立试样分别进行测试，最终结果是上述分析的平均值。报告中应包括测试次数。
9校准
9.1 利用热分析标准物质铟对热重分析仪进行温度校准。校准过程应使用与后续测量过程相同的吹扫气条件和类型，升温速率为2℃/min。校准后不应改变温度传感器的位置。 9.2 根据GB/T27762进行质量校准。 10 程序 10.1方法A-—等温质量变化测量 10.1.1日 吹扫气通过热天平，速率为50mL/min～100mL/min，偏差为士5%。 10.1.2室温下使加热炉和气路等达到平衡，并且测量天平皮重。
注：如果在测量天平皮重时包含空的甘和盖子，则测试试样质量时可以直接进行记录。 10.1.3将试样封装人带特定小孔的合适埚内。本方法的常用试样量为1mg～30mg，对易挥发的试样可取更多的试样。
注：挥发性材料可能危害呼吸系统，因此要尽量避免试样在空气中不必要的暴露。 10.1.4将封装的试样放人热重分析仪中，关闭炉门，使温度和气流等参数稳定在设定值的士1%以内。
注：对于高挥发性的试样，在这段平衡时间内就可能已经失去了大部分的质量。在报告中要注明平衡阶段前后的
试样质量差异。
10.1.5以50℃/min速率快速加热试样达设定温度，并在此温度下恒温，温度波动范围为士1℃。在恒温过程中，连续记录试样质量（mg或μg）随时间的变化，同时记录试样温度（℃）的变化。
注1：如果30min内试样已被耗尽，建议使用更大质量的试样重新进行试验。如果要完成30min的测试时间需要
非常大量的试样，则可以使用一个较短的时间间隔或者较低的恒温温度，并在报告中注明。
注2：快速加热到设定温度的过程可能会导致加热炉内部温度瞬间超高。如果在10.1.7中所采用的数据只来自恒
温温区内，且试样未被全部耗尽，超高炉温本身不会引起测试问题。
10.1.6加热炉降至室温，取出装有试样的埚。 10.1.7根据11.2计算挥发速率。 10.1.8对其他试样重复10.1.2～10.1.7过程。 10.2方法B——动态质量变化测量 10.2.1 依据10.1.1~10.1.4进行操作。 10.2.2 以恒定加热速率（2士0.1)℃/min将试样从室温加热到设定温度。连续记录加热过程中试样质量随温度的变化，并计算和给出质量损失对时间的一阶导数，单位为微克每分（μg/min）。
注：如果在到达设定温度前试样已被耗尽，则应使用更大质量的试样重新进行试验。如果要到达该设定温度需要
非常大量的试样，则可使用一个较低的设定温度，并在报告中注明。
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