淺談熱重分析法的常見應用

　　熱重分析法可以研究晶體性質的變化，如熔化、蒸發、升華和吸附等物質的物理現象；研究物質的熱穩定性、分解過程、脫水、解離、氧化、還原、成份的定量分析、添加劑與填充劑影響、水份與揮發物、反應動力學等化學現象。

　　廣泛應用于塑料、橡膠、涂料、藥品、催化劑、無機材料、金屬材料與復合材料等各領域的研究開發、工藝優化與質量監控。

　　熱重分析法的常見應用：

　　1）確定物質的熱穩定性

　　TGA可用于評價材料的熱穩定性。在理想的溫度范圍內，如果一個物質是熱穩定的，將不會有觀察到的質量變化，質量損失可忽略不計，對應于TG曲線的斜率很小或沒有。由此TGA給出了材料的最高使用溫度。超過這個溫度，材料就會開始分解或發生反應。

　　2)研究高分子聚合物的性質以及特征

　　TGA同樣可以用于研究高分子聚合物的熱穩定性。可以通過TGA分析耐熱聚合物在加熱過程中結構性變化和強度損失。

　　熱重分析可以準確地分析出高分子材料中填料的含量。根據填料的物理化學特性，可以判斷出填料的種類。一般情況下，高分子材料在500 ℃左右基本全部分解，因此對于600~800 ℃ 之間的失重，可以判斷為碳酸鹽的分解，失重量為放出的二氧化碳，可以計算出碳酸鹽的含量。剩余量即為熱穩定填料的含 量，如：玻纖、鈦白粉、鋅鋇白等的含量。對于高分子材料中 填料種類的判斷，也可以通過熱重法與紅外光譜相結合。熱重分析只能得出填料的含量，不能分析出填料的種類，將熱重分 析殘渣進行紅外分析，便可判斷出填料的種類。

　　3)研究化學反應產物和化學反應過程

　　最簡單的材料表征是反應后的殘留物。例如，燃燒反應可以通過在正常條件下將樣品裝入熱重分析儀進行測試；熱重分析儀將把樣品加熱到高于樣品的點火溫度，使其燃燒合成的TGA曲線以y軸為初始質量百分比，通過初始質量與最后剩余質量的比較，可以推斷化學反應產物。

　　通過質量的變化還能研究化學反應的過程。例如，美國國家航空航天局正在進行先進的銅合金的研究，這些合金可能用于內燃機。然而，當銅在富含氧的大氣中會形成銅氧化物，會使得這些合金發生性能或其他性質的改變；所以如果希望得到可重復使用的航天飛機材料，研究這些合金的抗氧化能力是非常重要的；TGA可用于研究諸如此類材料的靜態氧化，以供實際使用。

　　4)研究化學反應動力學過程

　　通過熱重動力學的研究，可以深入了解在不同材料的熱解和燃燒過程中涉及的熱（催化或非催化）分解的反應機理。分解過程的活化能可用Kissinger法計算。

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