同步熱分析測量樣品熱失重問題分析

　　同步熱分析儀是將熱重分析TG與差熱分析DTA或差示掃描量熱DSC結(jié)合為一體的儀器，可在單次測量中同時獲得樣品的熱重與熱流信息。相比單獨的測試，它能一定程度上消除升溫速率、氣氛流量差異等因素帶來的影響，使TG與DTA/DSC曲線對應性更佳，更易于判別該熱效應所對應的物化過程，廣泛應用于陶瓷、玻璃、金屬/合金、礦物、催化劑、含能材料、塑膠高分子、涂料、醫(yī)藥、食品等各種領域。但是由于同步熱分析儀自身結(jié)構(gòu)等原因(圖1)，在測試過程中，很多因素容易引起熱重信號的偏差。這些偏差在熱失重量不大時，則很容易被忽略，但是，一旦需要進行準確熱重測量時，比如在有氧條件下進行殘留量測試，而殘留量很少時，往往會發(fā)現(xiàn)最終的殘留量顯示為負值。這顯然是不合理的。理論上，天平因為加熱爐內(nèi)氣氛密度會隨著溫度的升高而變小，天平示數(shù)會總體隨著溫度向增重方向有所漂移，為什么最終天平讀數(shù)會是負值呢？我們實驗室對造成這種現(xiàn)象的原因進行了分析，并提出了應對措施。
 

　　水平差動型TG/DTA同步測量裝置結(jié)構(gòu)
 

　　(1)原因一：坩堝放置位置的變化會引起天平的重心偏移。
 

　　分析：在用同步熱分析儀分析樣品時，要進行兩次坩堝的放置。第1次放空坩堝進行歸零去毛重，然后拿下坩堝裝樣，再將坩堝放到天平支架上進行讀重，準備測試，兩次坩堝的放置位置如果有差異，就會引起天平重心偏移，使天平讀數(shù)產(chǎn)生偏差。同時，加熱爐子進出時馬達的振動也可能會造成坩堝位置的變化。
 

　　措施：空坩堝去皮后，不從支架上取下，用小藥勺分次小心逐點加樣。打開爐子時，露出坩堝方便操作即可，可以不用移動到最終的位置。
 

　　(2)原因二：坩堝自身原因。
 

　　分析：雖然出廠前坩堝都經(jīng)歷高溫燒結(jié)去掉了不穩(wěn)定物質(zhì)，但是我們發(fā)現(xiàn)，在有氧的測試情況下，仍會發(fā)生失重現(xiàn)象。
 

　　措施：先在有氧情況下，將坩堝進行空燒一次。
 

　　(3)原因三：儀器本身的漂移。
 

　　分析：由于儀器自身性能的誤差造成信號的漂移，引起曲線變化。
 

　　措施：空掃基線，用基線扣除法。
 

　　(4)原因四：樣品量過少。
 

　　分析：樣品用量過少會增大誤差。
 

　　措施：增大樣品用量。
 

　　(5)原因五：天平的“記憶”屬性。
 

　　分析：樣品在升溫過程中質(zhì)量發(fā)生劇烈變化時，會引起天平回不到平衡位置。
 

　　措施：重復一次實驗。
 

　　(6)原因六：樣品本身不均勻性。
 

　　分析：樣品本身的不均勻性也會對實驗結(jié)果造成影響。
 

　　措施：加大樣品用量，采用“多點”或“十字”采樣法。
 

　　(7)原因七：參比坩堝被污染。
 

　　分析：有些樣品在實驗過程中分解產(chǎn)物揮發(fā)出來后，會少量沉積在參比坩堝上。使參比坩堝增重。
 

　　措施：樣品與參比坩堝加蓋測試，減少污染。同時，進行此類實驗時，建議更換新的參比坩堝。
 

　　以上是我們在實際測試過程中遇到的，經(jīng)過多次實踐總結(jié)出來的。當然，造成同步熱分析儀在測試過程中出現(xiàn)最終熱重示數(shù)為負值，可能還有很多其它原因，歡迎大家討論留言。