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热重分析仪有哪些影响因素?

作者:admin 浏览量:1 来源:本站 时间:2026-09-24 09:13:48

信息摘要:

热重分析仪(Thermal Gravimetric Analyzer)是利用热重法检测物质温度 - 质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温条件下,测量物质的质量随温度或时间的变化关系。影响因素1. 试样量和试样皿热重法测定中,试样用量较少,一般为 2~5mg。一方面是因为仪器天平灵敏度较高,可达 0.1μg;另一方面试样量过多会增大传质阻力,

热重分析仪(Thermal Gravimetric Analyzer)是利用热重法检测物质温度 - 质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温条件下,测量物质的质量随温度或时间的变化关系。

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影响因素

1. 试样量和试样皿

热重法测定中,试样用量较少,一般为 2~5mg。一方面是因为仪器天平灵敏度较高,可达 0.1μg;另一方面试样量过多会增大传质阻力,导致试样内部温度梯度变大,甚至试样产生的热效应会使试样温度偏离线性程序升温,造成 TG 曲线偏移。试样粒度偏细更利于检测,需尽可能将试样铺平,若粒度偏大,会使分解反应向高温区间移动。

试样皿材质需满足耐高温要求,且对试样、中间产物、终产物和气氛均呈惰性,不具备反应活性与催化活性。常用材质包括铂金、陶瓷、石英、玻璃、铝等。不同样品应选用对应材质的试样皿,否则可能损坏试样皿,例如碳酸钠高温下会与石英、陶瓷中的 SiO₂反应生成硅酸钠,因此这类碱性样品测试时不宜选用铝、石英、玻璃、陶瓷材质的试样皿。铂金试样皿对存在加氢或脱氢反应的有机物有活性,也不适用于含磷、硫和卤素的聚合物样品,需合理选择。

2. 升温速率

升温速度越快,温度滞后现象越明显,例如聚苯乙烯在氮气环境中分解,当分解程度取失重 10% 时,1℃/min 速率下测定温度为 357℃,5℃/min 速率下为 394℃,二者相差 37℃。升温速度偏快会降低曲线分辨力,可能丢失部分中间产物的信息,例如含水化合物采用较慢升温速率,可检出分步失水的部分中间产物。

3. 气氛影响

热天平周围的气氛变化对 TG 曲线影响较为显著,碳酸钙在真空、空气和二氧化碳三种气氛中的 TG 曲线,分解温度相差近 600℃,原因在于二氧化碳是碳酸钙的分解产物,气氛中存在二氧化碳会抑制碳酸钙分解,使分解温度升高。

聚丙烯在空气中、150~180℃条件下会出现明显增重,这是氧化反应的结果,在氮气环境中则无增重现象。气流速度一般设置为 40ml/min,流速偏大对传热和溢出气体扩散较为有利。

4. 挥发物冷凝

分解产物从样品中挥发后,往往会在低温区域重新冷凝,若冷凝在吊丝式试样皿上会造成失重检测结果偏低;温度进一步升高时,冷凝物再次挥发会产生假失重,导致 TG 曲线变形。常用解决方法是加大气体流速,使挥发物快速离开试样皿区域。

5. 浮力

浮力变化源于升温过程中样品周围气体受热膨胀,相对密度下降,浮力减小,进而造成样品表观增重。例如 300℃时的浮力可降至常温时的一半,900℃时可降至约四分之一。实用校正方法是进行空白试验,即空载热重实验,以此消除表观增重的影响。



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