浅谈热重分析法的常见应用

2020.6.29

　　热重分析法可以研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。

　　广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。

　　热重分析法的常见应用：

　　1）确定物质的热稳定性

　　TGA可用于评价材料的热稳定性。在理想的温度范围内，如果一个物质是热稳定的，将不会有观察到的质量变化，质量损失可忽略不计，对应于TG曲线的斜率很小或没有。由此TGA给出了材料的最高使用温度。超过这个温度，材料就会开始分解或发生反应。

　　2)研究高分子聚合物的性质以及特征

　　TGA同样可以用于研究高分子聚合物的热稳定性。可以通过TGA分析耐热聚合物在加热过程中结构性变化和强度损失。

　　热重分析可以准确地分析出高分子材料中填料的含量。根据填料的物理化学特性，可以判断出填料的种类。一般情况下，高分子材料在500 ℃左右基本全部分解，因此对于600~800 ℃ 之间的失重，可以判断为碳酸盐的分解，失重量为放出的二氧化碳，可以计算出碳酸盐的含量。剩余量即为热稳定填料的含量，如：玻纤、钛白粉、锌钡白等的含量。对于高分子材料中填料种类的判断，也可以通过热重法与红外光谱相结合。热重分析只能得出填料的含量，不能分析出填料的种类，将热重分析残渣进行红外分析，便可判断出填料的种类。

　　3)研究化学反应产物和化学反应过程

　　最简单的材料表征是反应后的残留物。例如，燃烧反应可以通过在正常条件下将样品装入热重分析仪进行测试；热重分析仪将把样品加热到高于样品的点火温度，使其燃烧合成的TGA曲线以y轴为初始质量百分比，通过初始质量与最后剩余质量的比较，可以推断化学反应产物。

　　通过质量的变化还能研究化学反应的过程。例如，美国国家航空航天局正在进行先进的铜合金的研究，这些合金可能用于内燃机。然而，当铜在富含氧的大气中会形成铜氧化物，会使得这些合金发生性能或其他性质的改变；所以如果希望得到可重复使用的航天飞机材料，研究这些合金的抗氧化能力是非常重要的；TGA可用于研究诸如此类材料的静态氧化，以供实际使用。

　　4)研究化学反应动力学过程

　　通过热重动力学的研究，可以深入了解在不同材料的热解和燃烧过程中涉及的热（催化或非催化）分解的反应机理。分解过程的活化能可用Kissinger法计算。

　　文章链接：仪器设备网 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-3558.html

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