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TG分析

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發(fā)布時間：2025-07-25 08:49:03 更新時間：2025-11-04 08:48:08

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

TG分析（熱重分析）完整文章：檢測項目詳解

1. 熱重分析（TGA）概述 熱重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）是一種通過監(jiān)測樣品質(zhì)量隨溫度或時間變化的實驗技術(shù)，用于研究材料的熱穩(wěn)定性、分解行為及組分含量。其核心原理是在程序控溫（升溫、恒溫或降溫）條件下，測量樣品質(zhì)量損失或增益，從而推斷材料特性。

2. 核心檢測項目 TGA的關(guān)鍵檢測項目涵蓋以下方面，為材料分析提供定量和定性數(shù)據(jù)：

2.1 質(zhì)量變化與殘留量

質(zhì)量損失率：記錄樣品在特定溫度范圍內(nèi)的質(zhì)量減少百分比，用于分析揮發(fā)分、水分或分解產(chǎn)物的含量。
殘留量（灰分）：高溫下熱解或氧化后的剩余物質(zhì)百分比，常用于評估無機填料含量或材料純度。

2.2 分解溫度

起始分解溫度（Tonset）：質(zhì)量開始顯著下降的溫度點，反映材料的熱穩(wěn)定性。
最大分解速率溫度（Tmax）：通過微分熱重曲線（DTG）確定，對應(yīng)質(zhì)量損失速率最快的溫度。

2.3 揮發(fā)分與水分含量

自由水/結(jié)合水：低溫區(qū)（通常<150°C）的質(zhì)量損失表征樣品吸水性或結(jié)晶水含量。
揮發(fā)物釋放：檢測材料中添加劑（如增塑劑）或溶劑的釋放溫度區(qū)間。

2.4 氧化穩(wěn)定性

在氧氣氣氛中測試材料抗氧化能力，確定氧化反應(yīng)的起始溫度和劇烈階段。

2.5 多組分材料分析

通過多階段質(zhì)量損失區(qū)分復(fù)合材料中各組分比例（如聚合物基體與無機填料）。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域 TGA廣泛應(yīng)用于以下場景：

高分子材料：評估塑料、橡膠的熱分解行為及阻燃性能。
制藥工業(yè)：測定藥物結(jié)晶水含量及熱穩(wěn)定性，確保儲存安全性。
能源材料：分析電池電極材料或催化劑的熱降解特性。
環(huán)境科學(xué)：研究生物質(zhì)熱解過程或廢棄物焚燒殘留物。

4. 實驗流程與數(shù)據(jù)分析

4.1 實驗步驟

樣品制備：取1-20 mg樣品，避免污染，確保均勻性。
儀器校準：使用標準物質(zhì)（如草酸鈣）校準溫度與質(zhì)量精度。
參數(shù)設(shè)置：設(shè)定升溫速率（通常5-20°C/min）、溫度范圍（室溫至1000°C）及氣氛（N2、O2或Ar）。
數(shù)據(jù)采集：實時記錄質(zhì)量-溫度/時間曲線。

4.2 數(shù)據(jù)處理

TG曲線：原始質(zhì)量變化曲線，顯示各階段質(zhì)量損失。
DTG曲線：微分曲線，突出分解速率峰值，精確確定Tmax。
聯(lián)用技術(shù)：結(jié)合質(zhì)譜（TGA-MS）或紅外光譜（TGA-FTIR）分析釋放氣體成分。

5. 注意事項

樣品代表性：微量取樣需保證均勻，避免局部成分偏差。
升溫速率：速率過快可能導(dǎo)致分解溫度滯后，影響精度。
氣氛控制：惰性氣氛用于熱解研究，氧化氣氛用于燃燒分析。
基線校正：扣除空坩堝質(zhì)量變化，減少系統(tǒng)誤差。

6. 結(jié)論 熱重分析通過精準檢測質(zhì)量變化、分解溫度及殘留量等關(guān)鍵參數(shù)，成為材料表征不可或缺的工具。其在研發(fā)、質(zhì)量控制及失效分析中的廣泛應(yīng)用，凸顯了其在多學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)價值。結(jié)合聯(lián)用技術(shù)，TGA進一步拓展了其在復(fù)雜體系分析中的深度與廣度。

關(guān)鍵詞：熱重分析、分解溫度、殘留量、DTG曲線、熱穩(wěn)定性

通過系統(tǒng)化的檢測項目設(shè)計與嚴謹?shù)膶嶒灢僮鳎琓GA為材料科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，推動新材料的開發(fā)與優(yōu)化。