热重分析仪TGA—DSC

一．热分析TG热重分析（Thermogravimetric Analysis，TG或TGA），是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。

TGA在研发和质量控制方面都是比较常用的检测手段。

热重分析在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。

基本原理是: 样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量，这个微小的电量经过放大器放大后，送入记录仪记录；而电量的大小正比于样品的重量变化量。

当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。

这时热重曲线就不是直线而是有所下降。

通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质。

许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化，发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异，因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程，如试样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物和热分解动力学等。

热重分析通常可分为两类：静态法又称等温热重法，是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系，通常把试样在各给定温度加热至恒重。

该法比较准确，常用来研究固相物质热分解的反应速度和测定反应速度常数。

动态法又称非等温热重法，是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系，采用连续升温连续称重的方式。

该法简便，易于与其他热分析法组合在一起，实际中采用较多。

【微商热重分析（DTG）：TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。

以物质的质量变化速率（dm/dt）对温度T（或时间t）作图，即得DTG曲线。

】{ 变位法—重量与倾斜角度成正比。

零位法—重量与到达零位所需的磁力成正比。

}——半定量基本仪器：⒈试样支持器；⒉炉子；⒊测温热电偶；⒋传感器；⒌平衡锤；⒍阻尼和天平复位器；⒎热天平【天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分】；⒏阻尼信号DTA、DSC、TG等各种单功能的热分析仪若相互组装在一起，就可以变成多功能的综合热分析仪，如DTA－TG、DSC－TG、DTA－TMA（热机械分析）、DTA－TG－DTG（微商热重分析）组合在一起。

tga热重分析仪TGA热重分析仪是一种常用的实验仪器，它可以用于测量材料在加热过程中的质量变化以及热分解过程的温度范围和热分解特性。

TGA 是热重分析（Thermogravimetric Analysis）的缩写，利用其测量原理可以对各种材料的热稳定性和失重过程进行研究和分析。

TGA热重分析仪主要由加热炉、样品皿、天平、温度传感器、温度控制系统等组成。

在实验过程中，待测样品被放置在样品皿中，然后放入TGA热重分析仪中。

随后，通过控制加热炉的温度，对样品进行加热，并实时记录样品的质量变化，同时通过温度传感器对样品进行温度检测和控制。

TGA热重分析仪的原理是基于样品在加热过程中质量的变化来分析材料的性质。

当样品受热时，化学反应、热解、失水和失重等过程会导致样品质量的变化。

通过测量样品质量的变化，可以获得热解温度、失重速率等信息。

这些信息可以被广泛应用于材料科学、化学工程、聚合物材料、燃料研究等领域。

TGA热重分析仪在材料科学研究中有着广泛的应用。

例如，它可以用于研究材料的热稳定性，通过测量材料在不同温度下的失重情况来评估材料在高温环境下的稳定性。

此外，TGA还可以用于研究材料的热分解特性，通过分析样品的失重曲线和失重速率来确定材料热分解的温度范围和特征。

在聚合物材料领域，TGA热重分析仪也是一种常用的测试方法。

通过测量聚合物材料在加热过程中的失重情况，可以得到聚合物材料的热稳定性、热分解温度以及热解反应的动力学参数。

这些数据可以用于评估聚合物材料的可用性、稳定性和耐高温性能。

除了以上的应用领域，TGA热重分析仪还可以用于燃料研究、催化剂研究以及环境科学等领域。

在燃料研究中，TGA可以用于测量燃料的热值、燃烧性能和燃烧过程中的质量变化情况。

在催化剂研究中，TGA可以用于评估催化剂的稳定性、活性和失重过程。

在环境科学中，TGA可以用于分析和评估大气颗粒物、污染物和有机物的热分解特性。

综上所述，TGA热重分析仪是一种非常重要的实验仪器，可以通过测量样品在加热过程中的质量变化来研究和分析材料的热稳定性、热分解特性以及失重情况。

DSC 与 TGA 保养及注意事项概述热分析技术是材料科学、化学等领域研究的重要工具之一。

其中，差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）是广泛应用的热分析仪器。

为了使这些仪器保持良好的性能和工作状态，需要进行定期维护和保养。

本文将介绍DSC和TGA保养的注意事项及保养方法。

DSC 保养及注意事项注意事项1.在使用DSC仪器之前，应该先进行检查，确保设备正常工作和稳定。

2.在样品不同的测试之间，应彻底清洁和调节装置，以防止样品残留和仪器误差。

3.操作DSC仪器时，应特别注意试样的制备方法和数量。

同时，不同的样品测试应该分开进行，以避免样品间干扰和交叉反应。

4.操作过程中，试样应该放置在适当的位置，与仪器表面保持一定的距离。

这可以避免试样过渡加热造成的仪器损坏和试样失效等问题。

5.测试结束后，应及时关闭仪器并清理样品和仪器表面。

灰尘和其他残留物会对仪器产生重大的影响，因此应尽可能使仪器保持干净和整洁。

保养方法1.确保DSC仪器的精密机构（如样品盒、炉管等）没有划痕和磨损，否则可以减少仪器的精度和寿命。

2.定期对仪器进行校准和检查，以确保仪器的准确性和稳定性。

这可以通过对标准样品进行测试来实现。

3.每天使用DSC仪器时，应清理仪器表面，以便观察工作状态和记录数据。

4.在使用DSC仪器之后，应该将仪器贮存在干燥、无尘和安全的地方以防止损坏。

TGA 保养及注意事项注意事项1.在操作TGA仪器之前，应先检查仪器是否正常工作和稳定。

2.在不同样品之间，应彻底清洁和调节设备，以避免样品残留和误差。

3.操作TGA仪器时，应避免样品干扰和相互反应。

样品数量和质量应控制在适当范围以确保测试准确性和数据可靠性。

4.TGA试验时，应保持设备表面的清洁和整洁。

灰尘和其他残留物会对仪器产生重大影响，因此应尽可能使仪器保持干净整洁。

5.测量完毕后，应立即关闭设备并清理样品和仪器表面。

保养方法1.TGA仪器的精密机构，如样品盒和炉管，应经常检查。

综合同步热分析（T G A-D S C）实验讲义一、实验目的：用热分析仪对进行TG和DSC分析，并对热分析谱图进行定性和定量分析。

二、预习要求1、了解热分析仪的工作原理和操作方法；2、了解TG和DSC分析的基本原理及热分析谱图的意义。

三、原理1、热分析的定义:热分析(thermal analysis)：顾名思义，可以解释为以热进行分析的一种方法。

1977年在日本京都召开的国际热分析协会（ICTA）第七次会议上，给热分析下了如下定义：即热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理、化学性质与温度的关系的一类技术。

通俗来说，热分析是通过测定物质加热或冷却过程中物理性质（目前主要是重量和能量）的变化来研究物质性质及其变化，或者对物质进行分析鉴别的一种技术。

程序控制温度：一般是指线性升温或线性降温，当然也包括恒温、循环或非线性升温、降温。

也就是把温度看作是时间的函数：T＝φ（t）; t：时间。

常见的物理变化：熔化、沸腾、升华、结晶转变等；常见的化学变化：脱水、降解、分解、氧化，还原、化合反应等。

这两类变化，常伴有焓变，质量、机械性能和力学性能等的变化。

2、热分析存在的客观物质基础在目前热分析可以达到的温度范围内，从－150℃到1500℃（或2400℃），任何两种物质的所有物理、化学性质是不会完全相同的。

因此，热分析的各种曲线具有物质“指纹图”的性质。

3、热分析的起源及发展1899 年英国罗伯特－奥斯汀（Roberts-Austen）第一次使用了差示热电偶和参比物，大大提高了测定的灵敏度，正式发明了差热分析（DTA）技术。

1915 年日本东北大学本多光太郎，在分析天平的基础上研制了“热天平”即热重法（TG），后来法国人也研制了热天平技术。

1964 年美国瓦特逊（Watson）和奥尼尔（O’Neill）在DTA技术的基础上发明了差示扫描量热法（DSC）。

美国P－E公司最先生产了差示扫描量热仪，为热分析热量的定量作出了贡献。

热重分析仪T G A—D S C 本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March什么是热分析热分析是在程序温度（指等速升温、等速降温、恒温或等级升温等）控制下测量物质的物理性质随温度的变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。

由此进一步研究物质的结构和性能。

热重法：在程序温度控制下测量试样的质量随温度变化的一种技术。

用途：用来测量金属络合物的降解、物质的脱水、分解等垂线：很容易折损，而又价额昂贵。

每次做完样后的清洗要小心。

垂线的清洁如右图所示，用针筒抽取乙醇冲洗。

如果乙醇不能清洁，也可选用其他的溶剂清洗。

操作时，加热炉要放回机器内，以免溶液滴到加热炉内。

切忌用火烤，会造成不可逆的仪器损坏。

支撑管的清洁可以用镊子垂直方向小心取出，注意不要碰到加热模块。

然后可以用乙醇清洗，如果还是擦不干净，也可以用洗液泡。

然后擦干放加热炉即可样品托盘及挂钩清洁时，用黑色小板托住样品托盘后再取下。

然后分别用酒精灯灼烧切忌，不能放在一起烧，因为挂钩很细，加热后变软，如果还加上托盘重量，就很容易变形。

TGA图怎么看TGA 举例1：取点规则，一般在平台的两边。

失重线，纵坐标为重量剩余百分比。

微分线，由失重线的失重速度快慢所得到，即如有特殊报告要求，也可以选△Y ，△X ，Onset 等。

横坐标也可以是时间，如果这时作微分线，那微分线得意思就是△W/△Time 80℃-120℃左右，一般为游离水的失重造成TGA举例2TGA举例3这个失重的开时温度比前一个要早一些。

推测它的失重是由水或某种有机溶剂的残留引起30℃-60℃可能是因为有机溶剂引起的失重，列入乙醇等。

150℃和300℃是样品的分部分解引起的TGA举例4TGA举例5一般失重总在0%-100%之间，但也有例外的情况。

这个样品有升华现象，并且结晶凝在支撑管和托盘之间，这时的称重就不再是样品称重，这个图就达到了-20%有些溶剂（多为有机溶剂），在初始温度时就不断失重，恒温很久也得不到恒定重量，这样就不能测准易挥发物的含量。

热重分析仪(TGA)分析测试及应用热重分析仪（Thermo Gravimetric Analyzer）是一种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下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化关系。

分析方法当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。

这时热重曲线就不是直线而是有所下降。

通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O 中的结晶水）。

从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。

通过TGA实验有助于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；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。

热重分析通常可分为两类：动态(升温)和静态(恒温)。

热重法试验得到的曲线称为热重曲线(TG曲线)，TG 曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)作横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。

工作原理热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。

最常用的测量的原理有两种，即变位法和零位法。

所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。

零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。

由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。

分析应用热重法的重要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，可以说，只要物质受热时发生重量的变化，就可以用热重法来研究其变化过程。

热重法所测的性质包括腐蚀，高温分解，吸附/解吸附，溶剂的损耗，氧化/还原反应，水合/脱水，分解，黑烟末等，目前广泛应用于塑料、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。

TGA与DSC工作原理
热重分析（Thermogravimetric Analysis，TGA）和差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）是两种常用的热分析技术，它们的工作原理如下：
1. TGA：
TGA是一种测量物质在升温或降温过程中质量变化的技术。

样品被放置在一个加热炉中，在程序控制的温度和气氛下进行加热或冷却。

当样品发生化学反应或物理变化时，会引起质量的变化，这种质量变化可以通过测量样品的重量或质量变化率来获得。

TGA可以用于研究物质的热稳定性、反应动力学、分解反应等。

2. DSC：
DSC是一种测量物质在升温或降温过程中吸收或释放热量的技术。

样品和对照物（通常是惰性气体）被放入一个加热炉中，在程序控制的温度和气氛下进行加热或冷却。

当样品和对照物之间存在热量差异时，会产生热量差，这种热量差可以通过测量样品和对照物之间的温度差来获得。

DSC 可以用于研究物质的相变、反应动力学、热稳定性等。

总的来说，TGA和DSC都是热分析技术，可以用于研究物质在热处理过程中的变化。

它们的区别在于TGA是通过测量样品的质量变化来获得信息，而DSC是通过测量样品
和对照物之间的热量差来获得信息。

常用热分析技术：差示扫描量热法（DSC）、差热分析（DTA）、热重分析（TAG）物质的物理状态和化学状态发生变化（如升华、氧化、聚合、固化、硫化、脱水、结晶、熔融、晶格改变或发生化学反应）时，往往伴随着热力学性质（如热焓、比热、导热系数等）的变化，故可通过测定其热力学性能的变化，来了解物质物理或化学变化的过程。

主要方法有：▪差热分析-DTA；▪差示扫描量热法-DSC；▪热重分析-TGA。

▪1. TG的基本原理TG：可调速的加热或冷却环境中，以被测物重量作为时间或温度的函数进行记录的方法。

DTG：微商热重曲线，热重曲线对时间或温度的一阶微商的方法获得的曲线。

2. 分析方法：升温法和恒温法升温法：样品在真空或其他任何气体中进行等速加温，样品将温度的升高发生物理变化和化学变化使原样品失重—动态法。

原理：在某特定的温度下，会发生重量的突变，以确定样品的特性。

恒温法：在恒温下，记录样品的重量变化作为时间的函数的方法。

3. 影响TGA数据的因素（1）气体的浮力和对流浮力的影响：样品周围的气体因温度的升高而膨胀，比重减小，则样品的TGA值增加。

对流的影响：对流的产生使得测量出现起伏。

（2）挥发物的再凝聚凝聚物的影响：物质分解产生的挥发物质可能凝聚在与称重皿相连而又较冷的部位上，影响失重的测定结果。

（3）样品与称量皿的反应反应的影响：某些物质在高温下会与称量皿发生化学反应而影响测定结果。

（4）升温速率的影响升温速率的影响：升温速率太快，TGA曲线会向高温移动；速度太慢，实验效率降低。

（5）样品用量和粒度用量和粒度影响：样品用量大，挥发物不易逸出，影响曲线比那话的清晰度；样品细，反应会提前影响曲线低温移动。

（6）环境气氛环境气氛对热失重曲线的影响4. 热重分析的应用热重分析主要研究在空气或惰性气氛材料的热稳定性、热分解作用和氧化分解等物理化学变化；也广泛用于涉及质量变化的所有物理过程。

根据热失重曲线可获得材料热分解过程的活化能和反应级数：k = dm/dt= A·mn·e-E/RT；ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT；获得n和E的方法：a. 示差法；b. 不同升温速率法；ln(d m/d t) = lnA + n ln m- E/RT；ln k= 0时，有：E/RT0= lnA + n ln m；T0—反应速度的对数为零时的温度；1. DSC的工作原理差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度条件下，测量输入给样品与参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法。

TGA热重分析仪工作原理
热重分析仪（Thermogravimetric Analyzer，TGA）是一种可以
测量材料质量随温度变化的仪器。

它的工作原理基于材料在受热条件下发生质量损失的现象。

以下是TGA的工作原理：
1. 称量样品：首先，需要将待测样品精确地称量放置在样品盘中。

2. 控制温度：TGA的热腔内设置有恒温装置，用于控制整个
系统的温度。

可以根据实验需要设定不同的温度程序。

3. 施加惯性气氛：热腔内通常施加氮气等惯性气氛，以避免待测样品与空气中的氧气发生反应。

4. 开始实验：一旦温度稳定，并且实验条件设定完毕，就可以开始热重分析实验了。

5. 记录质量损失：在实验过程中，TGA会不断记录和监测待
测样品的质量变化。

它通过将样品与参比物（通常是一个不发生任何质量变化的试样）进行比较来计算质量损失。

6. 分析结果：将样品质量随温度变化的数据转化为曲线图或数字数据，可以获得材料在不同温度下的热分解、脱挥发等信息。

总的来说，TGA通过连续记录样品在给定温度范围内随时间
变化的质量，可以得到材料的热稳定性、脱挥发性质和热分解
特性等信息。

这些信息对于材料性能表征、质量控制和工艺优化等方面都具有重要意义。