真空熱失重分析儀(TGA)是通過精準監測樣品在程序控溫下的質量變化,分析其熱穩定性、組分含量、分解特性的核心儀器,廣泛應用于高分子材料、無機粉體、生物醫藥、化工原料等領域的檢測分析。規范的樣品測試流程是保證數據準確性的關鍵,具體操作步驟如下:
一、 測試前準備工作
樣品預處理
根據樣品特性進行干燥、研磨或篩分處理:易吸潮樣品需置于真空干燥箱中烘干至恒重,避免水分干擾測試結果;塊狀或顆粒狀樣品需研磨至粉末狀(粒徑建議小于 100μm),保證受熱均勻;含揮發性雜質的樣品可提前進行預處理,去除干擾組分。
樣品用量需根據儀器量程和樣品特性確定,常規測試樣品量建議為 1–10 mg,避免樣品量過大導致傳熱不均,或過小導致質量變化信號不明顯。
儀器與耗材準備
選擇適配的坩堝:常用坩堝材質有氧化鋁、鉑金、陶瓷等,需根據樣品性質選擇(如酸性樣品避免使用氧化鋁坩堝,高溫測試優先選擇鉑金坩堝)。
檢查儀器狀態:開啟真空熱失重分析儀電源,預熱至儀器穩定;檢查真空泵運行是否正常,確保真空度可達到測試要求;校準天平精度,保證質量監測的準確性。
二、 樣品裝載與參數設置
樣品裝載操作
用電子分析天平準確稱量預處理后的樣品,記錄初始質量,將樣品均勻平鋪在坩堝底部,避免樣品堆積。
將裝有樣品的坩堝放置在儀器的樣品支架上,同時準備一個空坩堝作為參比樣,置于對稱位置以抵消熱浮力等因素的影響。
關閉儀器爐體,確保密封良好,根據測試需求選擇測試氛圍:真空環境(需啟動真空泵抽至設定真空度)、惰性氣體氛圍(如氮氣、氬氣)或氧化性氛圍(如空氣、氧氣)。
測試參數設定
溫度程序設置:根據樣品的熱分解特性設定升溫速率、起始溫度和終止溫度。常規升溫速率為 5–20℃/min,起始溫度一般高于室溫(如 30℃),終止溫度需高于樣品完全分解的溫度。
數據采集參數:設置質量變化和溫度的采集間隔,通常間隔為 1–5s,保證數據點分布合理,便于后續分析。
真空度參數:若為真空條件下的測試,設定目標真空度(常見范圍 10?¹–10?³ Pa),并設置真空保持時間。
三、 樣品測試過程與監控
啟動測試程序,儀器將按照設定的溫度程序升溫,同時實時監測樣品的質量變化和爐內溫度。
測試過程中需密切關注儀器運行狀態:觀察真空度是否穩定、溫度是否按程序精準控制、質量變化曲線是否正常,若出現異常(如真空度驟降、質量突變),需及時暫停測試并排查問題。
待溫度升至設定的終止溫度后,可根據需求選擇恒溫保持一段時間,觀察樣品在高溫下的質量變化穩定性。
四、 測試后處理與數據整理
儀器與樣品后處理
測試結束后,待爐體自然冷卻至室溫,再打開爐體取出坩堝,記錄殘留樣品的狀態和質量。
清潔坩堝和樣品支架,去除殘留樣品,避免污染下次測試;關閉真空泵和儀器電源,整理實驗臺面。
數據整理與分析
導出測試數據,生成熱失重(TG)曲線和微商熱失重(DTG)曲線,通過曲線分析樣品的熱分解溫度、各階段質量損失率、殘留量等關鍵指標。
結合樣品特性撰寫測試報告,注明樣品信息、測試參數、儀器型號、測試結果等內容,確保數據可追溯。
五、 注意事項
測試過程中嚴禁在高溫狀態下打開爐體,防止燙傷和儀器損壞。
腐蝕性或易燃易爆樣品需在惰性氛圍下測試,并做好防護措施,避免安全隱患。
定期對儀器進行維護校準,包括天平校準、溫度校準、真空度校準,保證長期測試的穩定性。