熱重分析儀是一種利用熱重法檢測物質溫度-質量變化關系的儀器。熱重法是在溫度程序控制下,測量物質質量隨溫度或時間的變化的一種技術。其主要的功能是用于重量(或質量)變化的定量測定,可進行物質的分解、脫水、氧化、還原等反應的研究。
熱重分析儀主要由天平、爐子、程序控溫系統、記錄系統等幾個部分構成。天平能夠在加熱過程中連續記錄樣品的重量變化,而爐子則能夠按照設定的溫度程序對樣品進行加熱。熱重分析的核心是一個微量熱天平,它能連續測量質量的變化,與此同時,樣品的溫度也由熱電偶測定并記錄。
熱重分析儀的主要特點在于它能在寬廣的溫度范圍內進行研究,從室溫到1000℃以上均可。樣品置于具有一定可控程序升溫速率的稱量體系中,在整個測試過程中樣品支架和稱重傳感器處于恒溫條件下,隨著溫度升高,樣品產生質量變化,利用稱重傳感器及稱重電子衡將質量信號轉變為電信號輸出,得到樣品的質量與溫度關系曲線,即TG曲線。
應用范圍非常廣泛。在無機物、有機物及聚合物的熱分解中,可以確定物質在一定氛圍下的熱穩定性和組成情況。例如,它可以測定含水礦物中的吸附水、結晶水以及結構水的含量;可以計算結晶水合物及脫水產物的摩爾質量;可以測定固體材料在高溫過程中由于氧化、還原、分解、蒸發與升華所引起的重量變化;可以測定物質的水分、揮發成分及灰分含量等等。
在材料科學領域,熱重分析儀也有著重要的應用。它可以研究高分子材料的熱穩定性、添加劑的用量以及材料的老化性能等。此外,還可以用于催化劑的研究,包括催化劑的篩選、活性表征、壽命評估等。
總的來說,熱重分析儀是一種強大的分析工具,它能夠在寬廣的溫度范圍內對物質進行研究,提供關于物質熱穩定性、組成、水分含量等多方面的信息。無論是在科學研究還是在工業生產中,都發揮著重要的作用。