綜合熱分析儀是一種集熱重分析(TG)與差示掃描量熱法(DSC)或差熱分析(DTA)于一體的高性能材料熱性能測試儀器,廣泛應用于化工、材料科學、制藥、能源、高分子、陶瓷及納米技術等領域。該設備可在程序控溫條件下,同步測量樣品在加熱、冷卻或恒溫過程中質(zhì)量變化(TG)和熱流/熱量變化(DSC/DTA),從而全面揭示材料的熱穩(wěn)定性、分解行為、相變特性、氧化還原反應、比熱容及反應動力學等關鍵信息。
該儀器具有高靈敏度、高分辨率、寬溫度范圍(通常為室溫至1500°C甚至更高)、良好的氣氛控制能力及多參數(shù)同步輸出等優(yōu)勢?,F(xiàn)代綜合熱分析儀還支持快速升降溫、調(diào)制DSC(MDSC)、逸出氣體分析(EGA)聯(lián)用(如與質(zhì)譜或紅外光譜聯(lián)機),進一步拓展其在復雜反應機理研究中的應用。
一、實驗準備
樣品準備
選擇合適大小的樣品,確保樣品質(zhì)量滿足儀器要求,通常為幾毫克至幾十毫克。對于粉體試樣,粒度一般在100-300目之間;聚合物可切成碎塊或碎片;金屬試樣可加工成碎塊或小粒。
確保樣品干燥,避免水分干擾熱分析結果。
將樣品放置于樣品盤或坩堝內(nèi),注意樣品分布均勻,避免樣品堆積。對于加熱時可能發(fā)泡的試樣,樣品體積一般不超過坩堝容積的二分之一或更少,或用氧化鋁粉末稀釋,以防發(fā)泡時溢出坩堝。
儀器檢查
檢查儀器的電源線、傳感器等是否正常連接,確保儀器處于正常工作狀態(tài)。
檢查氣路、連接、氣瓶壓力以及恒溫水浴(如配備)等,確保各項設備運轉正常且無漏水現(xiàn)象。建議使用去離子水或蒸餾水,保持液面不低于頂面2cm,并注意過濾器的清潔。
氣體準備(如需)
確定實驗用的氣體,推薦使用惰性氣體(如氮氣),調(diào)節(jié)低壓輸出壓力為0.05-0.2Mpa(不能大于0.5Mpa),手動測試氣路的通暢,并調(diào)節(jié)好相應的流量。
二、儀器操作
開機預熱
打開綜合熱分析儀的電源開關,根據(jù)儀器說明書進行預熱,等待儀器達到穩(wěn)定狀態(tài)。預熱時間通常為30分鐘。
依次打開顯示器、電腦主機等設備,啟動熱分析軟件。
儀器校準
使用標準物質(zhì)進行儀器校準,確保溫度和熱流數(shù)據(jù)的準確性。
設置實驗參數(shù)
在儀器軟件中設置實驗條件,包括溫度范圍、升溫速率(通常為5-20℃/min)、氣氛類型(空氣、氮氣等)。
選擇合適的測試模式,如熱重分析(TG)、差示掃描量熱(DSC)等。
安裝樣品
將準備好的樣品盤或坩堝放入儀器,確保安裝穩(wěn)固。對于需要氣氛控制的實驗,確保樣品放置在合適的坩堝中,并正確連接氣路。
三、數(shù)據(jù)采集與處理
開始實驗
啟動實驗程序,儀器將自動進行升溫、恒溫、降溫等操作。
實驗過程中,通過軟件實時監(jiān)控溫度、熱流等數(shù)據(jù),確保實驗條件穩(wěn)定。
數(shù)據(jù)記錄與保存
實驗結束后,系統(tǒng)將自動記錄各項數(shù)據(jù)。請確保在實驗過程中不要隨意中斷實驗或更改參數(shù)。
導出實驗數(shù)據(jù),包括溫度-熱流曲線、熱重曲線等。
數(shù)據(jù)分析
使用專業(yè)軟件對數(shù)據(jù)進行分析,識別樣品的熱轉變點,如熔點、分解溫度等。
根據(jù)實驗目的,分析溫度、質(zhì)量等參數(shù)的變化情況,了解樣品的熱性能、相變等過程。
四、實驗后維護
清潔樣品盤和加熱爐
實驗完畢后,清潔樣品盤和加熱爐,避免樣品殘留影響下一次實驗。
關閉儀器
等待樣品冷卻至室溫后,關閉儀器電源。
依次關閉軟件、退出操作系統(tǒng)、關電腦主機、顯示器等設備。
定期維護
定期對儀器進行維護,檢查加熱元件、氣氛管道等是否正常。
定期清理儀器內(nèi)部和外部的灰塵和污垢,以保證儀器的正常運行和測試結果的準確性。
