热重分析仪是一种通过测量样品质量随温度或时间变化来研究材料热稳定性、组成及化学反应的仪器。其核心使用目的包括以下几个方面:
1.测定材料的热稳定性
目的:确定材料在升温过程中发生质量变化的温度范围。
应用:评估高分子材料、药物、催化剂等在加工或使用条件下的热稳定性。
典型指标:
初始分解温度:质量损失5%时的温度。
最大分解速率温度:质量损失最快的温度点。
残炭率:高温下剩余质量百分比,反映材料耐高温性能。
2.分析材料的成分与杂质
目的:通过分阶段质量损失判断材料的组成。
应用:
检测木材、煤炭等天然材料的水分和挥发分含量。
分析复合材料中各组分的比例。
检测金属氧化物中的碳酸盐、氢氧化物等杂质。
3.研究化学反应过程
目的:跟踪反应过程中的质量变化,确定反应温度范围、动力学参数及产物。
应用:
催化反应研究。
材料的热分解动力学分析。
氧化还原反应(如金属氧化、药物热降解)。
4.评估材料的吸附/脱附性能
目的:通过程序升温或恒温实验,测量材料对气体或蒸汽的吸附/脱附能力。
应用:
活性炭、分子筛等多孔材料的吸附性能测试。
催化剂表面活性位点的表征。
5.模拟材料的实际使用环境
目的:在可控气氛或不同升温速率下模拟材料的实际工况。
应用:
研究塑料在加工过程中的热降解行为。
评估电池材料在高温下的热安全性。
二、热重分析仪典型应用场景:
1.高分子材料
测定玻璃化转变温度、熔点、分解温度及添加剂(如抗氧剂、增塑剂)的稳定性。
2.无机材料
分析金属氧化物、碳酸盐、氢氧化物的热分解行为。
研究陶瓷粉体的烧结过程及杂质去除。
3.药物与食品
检测药物结晶水的流失、有效成分的分解温度。
分析食品中水分、油脂、纤维等成分的热稳定性。
4.能源材料
研究煤、生物质等燃料的热解特性(如挥发分释放温度)。
评估锂离子电池正负极材料的热稳定性。
5.环境与地质
分析土壤、沉积物中有机质的热分解行为。
研究油页岩、油砂的热裂解产油特性。