ICS 83.080.01 CCS G 31
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T33047.3—2021/ISO11358-3:2013
塑料 聚合物热重法（TG)
第 3部分：使用Ozawa-Friedman绘图测定
活化能和分析反应动力学
PlasticsThermogravimetry（TG)ofpolymers
Part 3 : Determination of the activation energy using the Ozawa-Friedman
plot and analysis of the reaction kinetics
（ISO11358-3:2013,IDT)
2021-08-20发布
2022-03-01实施
国家市场监督管理总局 发布国家标准化管理委员会 中华人民共和 国
国家标准塑料聚合物热重法（TG）
第3部分：使用Ozawa-Friedman绘图测定
活化能和分析反应动力学 GB/T 33047.32021/ISO 11358-3:2013
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中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号（100029）北京市西城区三里河北街16号（100045）
网址：www.spc.org.cn 服务热线：400-168-0010 2021年8月第一版
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书号：155066·1-67667
版权专有 侵权必究 GB/T33047.3—2021/IS011358-3:2013
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件为GB/T33047《塑料 聚合物热重法（TG）》的第3部分。GB/T33047已经发布了以下部分：
第1部分：通则；一第2部分：活化能的测定：
第3部分：使用Ozawa-Friedman绘图测定活化能和分析反应动力学本文件使用翻译法等同采用ISO11358-3：2013《塑料聚合物热重法（TG） 第3部分：使用
Ozawa-Friedman绘图测定活化能和分析反应动力学》。
与本文件中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T33047.1—2016 塑料 聚合物热重法（TG） 第1部分：通则（ISO11358-1：2014， MOD) GB/T33047.2—2021 塑料 聚合物热重法（TG) 第2部分：活化能的测定（ISO11358-2： 2014,IDT)
本文件由中国石油和化学工业联合会提出。 本文件由全国塑料标准化技术委员会通用方法和产品分会（SAC/TC15/SC4)归口。 本文件起草单位：中蓝晨光化工有限公司、四川大学、中华人民共和国青岛大港海关、山东道恩高分
子材料股份有限公司、北京燕山石化高科技术有限责任公司、广州质量监督检测研究院、威海联桥新材料科技股份有限公司、聊城大学、中广核俊尔（浙江)新材料有限公司、山东非金属材料研究所、东莞市广正模具塑胶有限公司、吉林省产品质量监督检验院、全球能源互联网研究院有限公司。
本文件主要起草人：曹金鹏、高建国、李春海、田洪池、黄鹤柳、余巧玲、刘福平、滕谋勇、陈光剑、 孙岩、张步跃、李尚禹、郭少云、季壮、王方卷、王雪蓉、郭迎迎、杨威、陈赞。
1 GB/T 33047.3—2021/IS0 11358-3:2013
引言
控制失重速率热重法（CRTG)用于研究聚合物的分解，Ozawa-Frideman法通常用于分析由CRTG 获得的数据，也用于分析等温热重法(iso-TG)和常规线性升温速率热重法（LHTG)联合使用获得的数据，即使用恒定升温速率的方法。
GB/T33047在总标题《塑料 聚合物热重法（TG）》下，由以下部分构成：
第1部分：通则；
-
一第2部分：活化能的测定；一第3部分：使用Ozawa-Friedman绘图测定活化能和分析反应动力学。
II GB/T33047.3—2021/ISO11358-3:2013
塑料聚合物热重法（TG）
第3部分：使用Ozawa-Friedman绘图测定
活化能和分析反应动力学
1范围
本文件规定了一种使用Ozawa-Friedman绘图测定活化能的方法。本文件还规定了用热重法验证
反应动力学主曲线的方法。
Ozawa-Friedman绘图（某质量损失下，以质量损失速率的对数对该质量损失下的温度的倒数作曲线)是一种微分方法，可以应用于温度任意变化程序的热分析中，如恒温、恒定升温速率、试样量控制热分析、温度阶跃和重复温度扫描。
2规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。
ISO11358-1塑料聚合物热重（TG）法第1部分：通则（Plastics一Thermogravimetry（TG）of polymers—Part 1: General principles)
ISO11358-2塑料聚合物热重法（TG）第2部分：活化能的测定（Plastics一Thermogravimetry (TG)of polymers—Part2:Determination of activation energy)
3术语与定义
ISO11358-1和ISO11358-2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
转化率 conversion c
C=(m,-m)/(m,-m,)
式中： m;- 初始质量，单位为毫克（mg）； m, 特定时间和温度下的质量，单位为毫克（mg）； m 反应终止的残留质量，单位为毫克（mg）。 见ISO11358-1和ISO11358-2。 注1：通常也被称为质量损失分数。 注2：转化率无量纲，数值从0到1。
3.2
广义时间 generalized time t gen
1 GB/T33047.3—2021/ISO11358-3:2013
0
式中： E。—活化能，单位为千焦耳每摩尔（kJ/mol)； R ——气体常数，8.314J/（mol·K)；
绝对温度，单位为开尔文（K)；时间，单位为分钟（min）。
T
3.3
广义转化速率 generalized rate of conversion dC / dt gen
dC dt gen
=exp(R) i
(E)dC
3.4
主曲线 mastercurve 用于评价结果及研究反应动力模型的曲线图注：例如转化率对广义时间的曲线图，转化率对广义转化速率的曲线图，广义时间对广义转化速率的曲线图。
4原理
以任意温控程序加热试样，记录质量变化量随温度和时间的变化。某转化率下，以转化率的速率的对数对该转化率下的温度的倒数作直线，活化能通过拟合直线的斜率计算获得
验证反应动力学分析至少需要两条主曲线。
5 试验装置
试验装置见ISO11358-1。
6试样
试样应为粉末、颗粒、薄片、细丝或薄膜。必要时，试样应切割成与仪器相匹配的尺寸。（见 ISO11358-1)
7校准
7.1月 质量校准
质量校准见ISO11358-1。
7.2 温度校准
温度校准见ISO11358-1。
2 GB/T33047.3—2021/IS011358-3:2013
8试验步骤
8.1通则
在本文件中，应测定转化速率dC/dt。然后确定转换速率与绝对温度的关系，见ISO11358-1和ISO11358-2。 测试条件可选用恒温、恒定升温速率和恒定降温速率、试样量控制热分析、温度阶跃、重复温度扫描
或者是以上任意方法的组合进行测试，试样质量相同（质量公差为士1%）。图1a和图1b分别为线性升温速率热重法（LHTG)和试样控制失重速率热重法（CRTG）。
Y,
Y2
773
673
0.8
10K/min
5 K/mir 2 K/min
1 K/min
573
0.6
473
0.4
0.2
373
么
0
273-
100
200
300
400
500 ?
0
标引序号说明：： X——时间t,单位为分钟（min); Y,——残留质量分数，(1-C)； Y，一绝对温度T.单位为开尔文（K）
图1a 使用线性升温法（LHTG)测定PMMA
3 GB/T33047.3—2021/ISO11358-3:2013
Y2
Y
773
1
673
0. 8 F
573
0. 6
ud a
0.4
473
0.3%/min
0.09%/min
0. 2
373
TT
0 0
273
200 400 600 800 1000 1 200
X
标引序号说明： X—时间t，单位为分钟（min)； Y——残留质量分数，(1-C)； Y2——绝对温度T，单位为开尔文(K)。 注：%/min表示控制失重速率下每分钟失重分数
图1b使用控制失重速率法（CTRG）测定PMMA
推荐的试样质量为1mg～10mg，推荐的温度扫描速率为2K/min～10K/min。测定特定转化率下（或特定质量损失分数）的转化速率（或质量损失分数随着时间的变化速率）。 8.2 无氧反应
无氧反应见ISO11358-2。
8.3 氧化反应
氧化反应见ISO11358-2。
9 结果表示
9.1 曲线表示
对于特定的转化率，根据热重曲线数据，将转化率的转化速率的对数对相应绝对温度（特定的转化率对应的温度）的倒数作图，即Ozawa-Friedman图，见图2。 9.2 活化能的测定
转化率（质量损失分数)与反应物的量无直接关系，例如聚合物主链的随机断裂。通常情况下速率
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