综合热分析仪是一种集热重分析(TG)与差示扫描量热法(DSC)或差热分析(DTA)于一体的高性能材料热性能测试仪器,广泛应用于化工、材料科学、制药、能源、高分子、陶瓷及纳米技术等领域。该设备可在程序控温条件下,同步测量样品在加热、冷却或恒温过程中质量变化(TG)和热流/热量变化(DSC/DTA),从而全面揭示材料的热稳定性、分解行为、相变特性、氧化还原反应、比热容及反应动力学等关键信息。
该仪器具有高灵敏度、高分辨率、宽温度范围(通常为室温至1500°C甚至更高)、良好的气氛控制能力及多参数同步输出等优势。现代综合热分析仪还支持快速升降温、调制DSC(MDSC)、逸出气体分析(EGA)联用(如与质谱或红外光谱联机),进一步拓展其在复杂反应机理研究中的应用。
一、实验准备
样品准备
选择合适大小的样品,确保样品质量满足仪器要求,通常为几毫克至几十毫克。对于粉体试样,粒度一般在100-300目之间;聚合物可切成碎块或碎片;金属试样可加工成碎块或小粒。
确保样品干燥,避免水分干扰热分析结果。
将样品放置于样品盘或坩埚内,注意样品分布均匀,避免样品堆积。对于加热时可能发泡的试样,样品体积一般不超过坩埚容积的二分之一或更少,或用氧化铝粉末稀释,以防发泡时溢出坩埚。
仪器检查
检查仪器的电源线、传感器等是否正常连接,确保仪器处于正常工作状态。
检查气路、连接、气瓶压力以及恒温水浴(如配备)等,确保各项设备运转正常且无漏水现象。建议使用去离子水或蒸馏水,保持液面不低于顶面2cm,并注意过滤器的清洁。
气体准备(如需)
确定实验用的气体,推荐使用惰性气体(如氮气),调节低压输出压力为0.05-0.2Mpa(不能大于0.5Mpa),手动测试气路的通畅,并调节好相应的流量。
二、仪器操作
开机预热
打开综合热分析仪的电源开关,根据仪器说明书进行预热,等待仪器达到稳定状态。预热时间通常为30分钟。
依次打开显示器、电脑主机等设备,启动热分析软件。
仪器校准
使用标准物质进行仪器校准,确保温度和热流数据的准确性。
设置实验参数
在仪器软件中设置实验条件,包括温度范围、升温速率(通常为5-20℃/min)、气氛类型(空气、氮气等)。
选择合适的测试模式,如热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)等。
安装样品
将准备好的样品盘或坩埚放入仪器,确保安装稳固。对于需要气氛控制的实验,确保样品放置在合适的坩埚中,并正确连接气路。
三、数据采集与处理
开始实验
启动实验程序,仪器将自动进行升温、恒温、降温等操作。
实验过程中,通过软件实时监控温度、热流等数据,确保实验条件稳定。
数据记录与保存
实验结束后,系统将自动记录各项数据。请确保在实验过程中不要随意中断实验或更改参数。
导出实验数据,包括温度-热流曲线、热重曲线等。
数据分析
使用专业软件对数据进行分析,识别样品的热转变点,如熔点、分解温度等。
根据实验目的,分析温度、质量等参数的变化情况,了解样品的热性能、相变等过程。
四、实验后维护
清洁样品盘和加热炉
实验完毕后,清洁样品盘和加热炉,避免样品残留影响下一次实验。
关闭仪器
等待样品冷却至室温后,关闭仪器电源。
依次关闭软件、退出操作系统、关电脑主机、显示器等设备。
定期维护
定期对仪器进行维护,检查加热元件、气氛管道等是否正常。
定期清理仪器内部和外部的灰尘和污垢,以保证仪器的正常运行和测试结果的准确性。
