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熱重分析儀儀器主要作用是什么？

來源：TA儀器 2025年08月18日 17:45

　　熱重分析儀是一種關(guān)鍵的熱分析技術(shù)儀器，主要用于研究材料在受控溫度程序下的質(zhì)量隨時間或溫度的變化規(guī)律。以下是其主要作用及應(yīng)用場景的詳細(xì)說明：

　　一、熱重分析儀核心功能與原理

　　1.定量分析熱穩(wěn)定性

　　分解行為表征：通過精確測量樣品質(zhì)量損失百分比與溫度/時間的對應(yīng)關(guān)系，確定材料的熱降解起始點、最大速率峰溫及殘?zhí)柯实汝P(guān)鍵參數(shù)。例如，聚合物材料的熱分解曲線可明確其加工窗口上限溫度。

　　組分含量計算：利用多步失重臺階的特性，實現(xiàn)混合物中各揮發(fā)分（如水分、增塑劑）或填料比例的快速定量分析，精度可達(dá)±0.1wt%。

　　2.反應(yīng)動力學(xué)研究

　　活化能測定：結(jié)合不同升溫速率下的實驗數(shù)據(jù)，運(yùn)用Kissinger方程或Ozawa法計算反應(yīng)活化能，揭示材料內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。這在催化領(lǐng)域尤為重要，可用于評估催化劑活性位點的效能。

　　表觀頻率因子獲?。和ㄟ^等溫線切割法處理非等溫實驗數(shù)據(jù)，建立阿倫尼烏斯型動力學(xué)模型，預(yù)測長期儲存條件下的材料壽命。

　　3.相變過程追蹤

　　脫水/吸濕特性分析：無機(jī)鹽類物質(zhì)（如硫酸銅晶體）逐步脫結(jié)晶水的過程可通過連續(xù)的質(zhì)量臺階清晰呈現(xiàn)，每個平臺對應(yīng)特定晶型轉(zhuǎn)變階段。

　　氧化誘導(dǎo)期檢測：監(jiān)測高分子材料在氧氣環(huán)境中的誘導(dǎo)期長短，指導(dǎo)抗氧化劑添加量的優(yōu)化設(shè)計。

　　二、熱重分析儀典型應(yīng)用領(lǐng)域

　　1.化工新材料開發(fā)

　　配方優(yōu)化支持：對比不同配方橡膠復(fù)合材料的TGA曲線差異，定位最佳防老劑體系；通過碳黑含量測定指導(dǎo)導(dǎo)電硅橡膠制備工藝改進(jìn)。

　　使用壽命預(yù)測：鋰電池隔膜材料的熱收縮行為與其安全性直接相關(guān)，TGA可量化其在電解液浸潤后的熱尺寸穩(wěn)定性。

　　2.藥物制劑控制

　　結(jié)晶水判定：區(qū)分無水物與含溶劑化物形式的藥物原料藥，確保制劑工藝符合藥典規(guī)定。例如布洛芬的不同晶型可能影響溶出度。

　　輔料配比驗證：驗證緩釋片中蠟質(zhì)骨架材料的熔融溫度是否匹配腸道環(huán)境要求，保證藥物控釋效果。

　　3.生物基材料評估

　　纖維素結(jié)晶度測算：天然纖維經(jīng)熱處理后的殘余質(zhì)量變化反映其微纖化程度，為納米纖維素提取工藝提供依據(jù)。

　　蛋白質(zhì)變性研究：膠原蛋白螺旋結(jié)構(gòu)的解開過程伴隨特征性的質(zhì)量突變點，可映射其三級結(jié)構(gòu)的破壞溫度。

　　4.能源存儲器件診斷

　　固態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性測試：鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜在高溫下的失重情況預(yù)示界面副反應(yīng)程度，輔助電解液添加劑篩選。

　　電極材料循環(huán)衰減機(jī)理分析：硅基負(fù)極材料一次充放電后的不可逆容量損失可通過TGA解析其SEI膜生長動力學(xué)過程。

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