同步热分析仪是现代材料分析中的综合性表征工具,它能够在一次测量中同时获取样品在程序控温下质量与热效应的变化信息,为理解材料的热稳定性、组成及反应动力学提供了高效、精准的视角。
一、核心原理与一体两用功能
STA的核心设计理念是“一体两用”,它将热重分析与差示扫描量热法集成于同一套系统。
热重分析模块:实时监测样品在可控气氛(如氮气、空气)下,随着温度变化所产生的质量变化。其原理基于一台高精度的天平,能够精确记录样品因挥发、分解、氧化等过程导致的质量损失或增益。
差示扫描量热模块:同步测量样品在升温、降温或恒温过程中,相对于参比物所吸收或释放的热量。这揭示了材料的相变(如熔融、结晶)、固化、氧化分解以及玻璃化转变等热效应。
二、技术优势:同步性与精确性
STA最大的优势在于“同步”。它将TG的质量变化信号与DSC的热流信号在相同的热场、气氛和时间维度下进行关联。这消除了分次测量时因样品不均、条件微小差异带来的误差,使得对复杂过程的解读更为精准可靠。例如,它能明确区分一个失重台阶究竟是吸热的分解过程还是放热的氧化过程。
三、多维应用场景
凭借其强大的综合分析能力,STA的应用场景极为广泛:
高分子材料:精确测定塑料的熔融温度与结晶度、橡胶的玻璃化转变温度、聚合物的热分解温度及热氧化稳定性,并分析其组分含量(如增塑剂、填料)。
药物研发:用于药物多晶型筛查、确定熔点、检测结晶水或溶剂的脱除过程,并评估药物的纯度。
无机非金属材料:分析陶瓷的分解温度、碳酸钙等无机物的分解步骤与含量,以及研究金属材料的氧化增重行为。
能源与地质:评估煤炭等燃料的热值、燃烧特性与灰分含量;分析地质样品中矿物的组成与相变。
综上所述,同步热分析仪通过一次实验即可提供材料“质量”与“热量”变化的双重指纹,成为进行材料热物性鉴定、成分分析与性能评估的强有力的综合平台。