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什么是熱分析

    熱分析,是研究溫度或熱與其它物理化學性質的相互關系的分析方法,可以按照所測定的物理量,可以測量諸如質量、尺寸以及各種力、熱、聲、光、電、磁等物理性質與熱或者溫度的關系。
    熱分析的起源可以追溯到19世紀末。第一次使用的熱分析測量方法是熱電偶測量法,1887年法國勒·撒特爾第一次使用熱電偶測溫的方法研究粘土礦物在升溫過程中熱性質的變化。此后,熱分析開始逐漸在粘土研究、礦物以及合金方面得到應用。電子技術及傳感器技術的發展推動了熱分析技術的縱深發展,逐漸產生了DTA(Differential Thermal Analyzer)技術;根據物質在受熱過程中質量的減少,產生了TG(Thermogravimetric Analyzer)技術,等等。同時,拓展了熱分析技術的應用領域,熱分析逐漸成為塑料、橡膠、樹脂、涂料、食品、藥物、生物有機體、無機材料、金屬材料和復合材料等領域。并且成為研究開發、工藝優化和質檢質控的必不可少的工具。
    熱分析的定義是在1977年在日本京都召開的國際熱分析協會(ICTA)第七次會議上誕生的,當時給熱分析下定義為:熱分析是在程序控制溫度下,測量物質的物理性質與溫度的關系的一類技術。因此許多與熱物理性質有關的分析方法都歸屬的熱分析方法當中。

熱分析方法種類

    常用的熱分析方法有以下三種:
    1、差示掃描量法 (DSC - Differential Scanning calorimeters)
    分為功率補償式和熱流式。功率補償式DSC可以進行定量熱量,能夠從測量曲線峰面積中獲得試樣放熱或吸熱量。
    2、熱重分析法 (TG-Thermogravimetric Analyzers)
    可以測試在加溫過程中被測試的試樣質量的變化,并可以通過質量變化曲線分析物質特性改變的溫度點,和物性改變中的吸熱或放熱,以研究試樣的的熱特性。
    3、差熱分析法 (DTA-Microcumputer Differential Thermal Analyzers)
    是應用最為廣泛的一種熱分析技術。將被測樣品與參考樣品同時放在相同的環境中同時升溫,測試被測樣品的溫度變化,并將測試樣品與參考樣品的溫度差記錄下來,繪制成溫度差曲線,以分析被測試樣的熱性能。
    除了以上三種常用的熱分析方法,還有熱機械測量法、熱膨脹測量法等方法。這些熱分析方法已經廣泛應用于金屬、陶瓷、復合材料、涂層材料、耐火材料、高分子材料等的科研、生產領域。

 熱分析  定義  測量參數  溫度范圍(℃)  應用范圍
 差熱分析法(DTA)  程序控溫條件下,測量在
 升溫、降溫或恒溫過程中
 樣品與參比物間的溫度差
 溫度差  20~1600  熔化及結晶轉變、二級轉變、氧化還有
 反應、裂解反應等的分析研究,主要用
 于定性分析
 差示掃描量熱法(DSC)  程序控溫條件下,測量在
 升溫、降溫或恒溫過程中
 樣品所吸收或釋放的能量
 熱焓  -170~725  定量測定多種熱力學和動力學參數:比
 熱、反應熱、轉變熱、反應速度和高聚
 物結晶度等
 熱重法(TGA)  程序控溫條件下,測量在
 升溫、降溫或恒溫過程中
 樣品質量發生的變化
 質量  20~1000  熔點、沸點測定,熱分散反應過程分析
 與脫水量測定;生成揮發物質的固相反
 應分析,固體與氣體反應分析等
 靜態力學熱機械法
 (TMA)
 程序控溫條件下,測量在
 升溫、降溫或恒溫過程中
 樣品尺寸發生的變化
 形變  -150~600  膨脹系數、體積變化、相轉變溫度、應
 力應變測定、重結晶效應分析等
 動態力學熱分析法
 (DMA)
 程序控溫條件下,測量在
 溫度、時間、頻率或應力
 等狀態變化過程中,材料
 力學性質的變化
 力學性能  -170~600  阻尼特性、固化、膠化、玻璃化等轉變
 分析、模量、粘度測定等

熱分析儀器選型要點

    熱分析儀是一種利用程序控制溫度的狀態下,測量物質的物理性質和溫度的關系一類的儀器。目前已經被廣泛得應用在生產實驗等許多領域中。大多數客戶在選擇熱分析儀的時候比較茫然,不知道如何選擇適合自己的型號。下面我們來簡單介紹下熱分析儀的一些參數。
    首先我們知道,熱分析儀是測量物質的許多理化性質與溫度之間的一些關系。那么它能達到的溫度是我們最為關心的一個方面。市場上的熱分析儀大多數都在1000多攝氏度左右。但是在這上面也有區別。如對應不同材質的待測物品時,所需要的溫度也是不一樣的。眾所周知,玻璃的材質大多數為二氧化硅,其熔點一般在1200℃左右。因此就需要1250℃左右甚至更高的。但是對于一些相對溫度需求比較低的,如一些碳酸鈣,硫酸鈣的巖石之類,大多數溫度在800℃左右,選用1000℃的即可。
    其次,需要選擇的是哪種類型。市場上大致可分為三種:差熱型,熱重型,綜合型。其中差熱型可以對熱差溫度,靈敏性,量程等一些參數經行測量。熱重型則可以對熱重溫度,靈敏性,量程等經行一些測量。綜合型則綜合了以上兩種的全部性能,能夠分別對熱重差熱進行測量。在測量樣品一些不同的性能時,需要選擇不同類型的儀器,以及考慮性價比。相對來說,綜合型的性價比當然最高,也是許多客戶的首選。其他一些如分析法,則是相對應其差熱型,熱重型來說。差熱型一般DTA型的分析法,熱重型則是TG-DTG型。

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