热重分析(TGA)是指一种热分析技术,它在程序设定的温度下测量待测样品的质量和温度之间的关系,用于研究材料的热稳定性和成分。热重分析仪是一种通过程序控制温度来测量物质物理性质与温度关系的仪器。目前已广泛应用于生产实验等诸多领域。
热重法的重要特点是定量性强,能准确测量物质的质量变化和变化率。可以说,只要物质受热时重量发生变化,就可以用来研究其变化过程。
影响热重分析测定结果的因素包括仪器因素、实验条件和参数的选择、样品的影响因素等。
1、仪器的影响
首先是浮力的影响
a)热平衡在热区时,其组成部分排出的空气重量在加热过程中不断减少,即浮力不断减小,即样品的性能不断提高。
b)当热平衡样品周围的大气受热变轻时,会向上上升形成向上的热气流,作用于热平衡,相当于失重,称为对流效应。
其次,挥发和特殊再冷凝的影响
从样品热分析中逸出的挥发物可能会在热平衡的其他部分再次冷凝,这不仅会污染食物,还会使测得的重量损失较低。当温度进一步升高时,这些冷凝物可能会再次挥发,产生假失重,这将使热重曲线变形,使测量不准确和重复。为了解决这个问题,可以向热天平供应适量的气体。
和坩埚的影响
热分析用坩埚(或样品杯或样品皿)的材料应对样品、中间产物、最终产物和大气呈惰性,即不应具有反应活性或催化活性。
2.操作条件的影响
一是升温速率的影响
这是决定TG的一大因素。升温速率越大,温度滞后越严重,开始分解温度Ti和结束分解温度Tf越高。温度范围越宽。
热重法测定一般不要用太高的升温速率,一般传热差的聚合物样品用5 ~ 10/min,传热好的无机和金属样品用10~ 20/min,动力学分析用较低。
第二个样品的剂量、粒度和装载的影响
a)当样品量较大时,内部需要很长时间才能达到分解温度。
b)样品粒度对TG曲线的影响类似于剂量的影响。粒径越小,反应面积越大,反应越容易、越快,TG曲线的Ti和Tf越低,反应区间越窄。
c)样品装载首先要求颗粒均匀,必要时进行筛分。
还有就是大气的影响
热天平周围的大气对TG曲线的影响也非常显著。
当在流动的气氛中测量热重时,流速、气氛的纯度、入口温度等是否稳定对热重曲线有影响。一般来说,高气流速度有利于传热和逸出气体扩散。降低热分解温度。对于真空和高压热平衡,大气压对TG也有很大影响。