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综合热分析仪与热重的区别与联系

来源:上海盈诺精密仪器有限公司   2025年05月14日 17:16  
  在材料科学、化学化工等众多科研及工业领域中,热分析技术发挥着至关重要的作用,其中综合热分析仪和热重分析都是常用的手段,然而很多人常常将二者混淆,认为综合热分析仪就是热重,实则它们既有联系又有明显区别。
  一、热重分析(TG)的基本概念
  热重分析是一种通过测量物质质量随温度变化关系的热分析技术。它基于一个简单的原理,即当样品在程序控温下发生物理或化学变化时,比如挥发、升华、脱水、分解等过程,其质量会发生改变,热重分析仪能够精准地记录下这些质量变化情况,并以失重百分比或者剩余质量百分比等形式呈现出来,横坐标为温度或时间,纵坐标为质量变化,从而得到一条热重曲线(TG曲线)。例如,对一种含有结晶水的化合物进行加热,随着温度升高,结晶水逐渐脱去,样品质量减少,热重曲线就会在相应温度区间出现明显的失重台阶,直观地反映出水分流失的过程及对应的温度范围。
  二、综合热分析仪的构成与功能
  综合热分析仪并非单纯的热重分析仪器,它是将多种热分析技术集成在一起的设备。除了包含热重(TG)模块外,通常还有差热扫描(DSC)模块以及有时配备的热机械分析(TMA)等功能模块。
  差热扫描(DSC)主要用于测量样品与参照物之间的热量差随温度变化的情况。当样品发生熔融、晶型转变、玻璃化转变等热效应过程时,会与参照物出现热量吸收或释放的差异,DSC通过检测这种差异,能准确地确定这些热转变过程的温度点以及对应的焓变等热力学参数。比如在研究聚合物的熔点时,DSC曲线可以清晰显示出熔融过程的起始温度、峰值温度以及结束温度等信息,这对于材料的加工成型条件确定等方面有着重要意义。
  而热机械分析(TMA)则侧重于考察样品在受热过程中的尺寸变化,像材料的膨胀系数、收缩率等都可以通过TMA进行精确测量,这对于一些对尺寸精度要求较高的材料研发和应用很关键。
 

综合热分析仪

 

  三、二者的区别与联系
  1、区别方面:
  (1)分析维度不同:热重主要聚焦于样品的质量变化,提供关于物质在不同温度下稳定性、组分挥发或分解等与质量相关的信息;而综合热分析仪由于集成了多种技术,可以从热效应、尺寸变化等多个维度全面地分析样品的热性能,给出更丰富、深入且相互印证的材料特性数据。
  (2)应用场景侧重不同:如果只是简单想了解样品在升温过程中是否有质量损失以及大致的温度区间,热重分析基本可以满足需求,比如对一些原料纯度的初步判断,看是否存在易挥发杂质等;但当需要深入研究材料的热力学性质、相变过程以及热膨胀等综合性能时,综合热分析仪就显得更为必要,例如在新型合金材料研发中,要全面掌握其熔点、热膨胀特性以及各相变过程的具体情况,就需要借助综合热分析仪的多模块协同分析。
  2、联系方面:
  (1)基础关联:热重是综合热分析仪的重要组成部分,综合热分析仪中的TG模块所获取的数据是整体热分析结果的一部分,并且其准确性对于后续结合其他分析模块进行综合解读至关重要。例如在分析一种药物制剂的热稳定性时,先通过TG曲线看出药物开始失重的温度,再结合DSC曲线判断此时是否伴随有吸热或放热的相变过程,从而更全面地了解药物在受热时的变化情况。
  (2)互补作用:在一些复杂材料的分析中,单独的热重分析可能无法准确判断某些热现象的本质,而综合热分析仪通过多种技术联用,可以相互补充、验证。比如在研究一种复合材料的固化反应时,TG可以反映固化过程中的质量变化(如是否有小分子挥发),DSC能显示固化反应的放热情况,两者结合起来就能更准确地把握固化反应的进程和特点。
  综合热分析仪并不等同于热重,它是在热重基础上整合了多种热分析技术,能够从更多角度、更全面地对材料的热性能进行剖析,二者相辅相成,在不同的科研和工业应用场景中各自发挥着重要的作用。
 

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