分析热分析仪器在各领域中的应用

分析热分析仪器在各领域中的应用

        热分析技术是指在程序温度控制下研究材料的各种转变和反应，如脱水、结晶熔化、蒸发、相变等，以及各种无机物的热分解过程和反应动力学。和有机材料。一种非常重要的分析和测试方法。热分析技术主要有差示扫描量热法（DSC）、差热分析法（DTA）、热重分析法（TGA）和热膨胀分析法（TMA）。
热分析技术作为一种科学的实验方法，广泛应用于无机、有机、化工、冶金、医药、食品、塑料、橡胶、能源、建筑、生物和空间技术等领域。其核心是研究物质在加热或冷却时的物理和化学变化速率和温度，以及所涉及的能量和质量变化。下面简单介绍一下热分析技术在一些行业中的应用。
1. DSC法在热固性树脂固化度测试中的应用
热固性树脂是指受热后发生化学变化，逐渐硬化成型，受热不软化或不溶解的树脂。常见的热固性树脂包括酚醛、环氧树脂、氨基、不饱和聚酯和硅醚树脂。其中，环氧粉末涂料是一类重要的热固性高分子材料。由于其良好的附着力、介电性能和化学稳定性，被广泛应用于各个领域。
固化反应是指环氧官能团与固化剂在适当的温度下发生连锁反应。固化度是热固性高分子材料的一个非常重要的参数。固化反应通常是放热反应。放热量与树脂官能团的种类、参与反应的官能团数量、固化剂的种类和用量等有关。但是对于一定配方的树脂体系，固化反应热是一定的，所以用DSC可以很容易地测量固化度。
2、DSC法测定塑料工业的热稳定性（氧化诱导期）
塑料是中国四大基本建筑材料之一。我国是塑料制品的生产大国和消费大国。塑料已广泛应用于国民经济和日常生活中，市场空间十分广阔。尤其是电子电器、交通、建筑等行业的发展，对塑料零部件及各类产品的要求越来越高，迫使塑料行业升级换代，塑料实现高性价比、节能环保、**使用。因此，作为朝阳产业，塑料行业仍有很大的发展空间。
需要特别注意的是，塑料材料每天都在储存、加工和使用。使用过程中光、热和氧气的作用很容易引起高分子材料的老化反应，使材料的物理机械性能变差，缩短使用寿命。因此，正确评价抗氧剂的作用在塑料新产品的开发和性能测试中具有重要意义。氧化诱导时间和氧化诱导温度本身可以作为衡量聚合物热氧化稳定性的指标，近年来得到广泛应用。随着检测技术和检测设备的发展，利用差示扫描量热法（DSC）测量材料的氧化诱导时间和氧化诱导温度已成为评价塑料热稳定性的重要方法。
确定聚合物氧化诱导时间和氧化诱导温度的热分析是加速老化实验之一。差示扫描量热法 (DSC) 可用于快速方便地测量塑料原料的氧化诱导时间和温度。将塑料样品和惰性参考物质放入差热分析仪中。当在氧气或空气气氛中温度恒定或恒定速率时，试样中的抗氧化稳定性系统抑制其氧化。所需的时间或温度。氧化诱导时间或温度是评价被测材料热稳定性的一种手段。
三、DTA法（DSC）法在非晶聚合物领域玻璃化转变温度的测量
随着对高分子材料结构和性能研究的不断深入，材料的质量控制技术也越来越受到重视。在产品开发和生产过程中，大量实践证明，采用热分析方法控制产品质量是一种非常有效的手段。 DSC 是应用*广泛的热分析技术之一。它具有测量操作快速、简单、可靠的特点，在高分子材料的研究中发挥着巨大的作用。 DSC可用于研究高分子材料的聚合物共混物的玻璃化转变温度、熔融温度、熔化热、结晶温度、比热容和组分检测。
玻璃化转变是无定形聚合物材料的固有特性。是高分子运动转变的宏观表现。它直接影响材料的使用性能和工艺性能。因此，长期以来一直是高分子物理研究的主要内容。 .
Tg 的 DTA 方法 (DSC) 测量基于聚合物转变时热容量增加的特性。玻璃化转变温度取决于聚合物的结构，它还与聚合物中的相邻分子相互作用。强度、增塑剂的用量、聚合物或共混组分的比例、交联度等都有关。影响玻璃化转变的因素很多，因为玻璃化转变温度是高分子链段是一个从凝固到运动的过渡过程，链段运动是通过主链单键的内旋来实现的。因此，所有影响聚合物链柔韧性的因素都会对Tg产生影响。玻璃化转变温度也会随着测量方法和条件（如升温速率等）的变化而变化，应注明测量方法和条件。
四、热重分析（TGA）在聚烯烃管道炭黑含量测试中的应用
聚烯烃材料是指以一种或几种烯烃聚合或共聚而成的聚合物为基础的材料。聚烯烃塑料，即烯烃的聚合物，是产量*高、应用*广泛的高分子材料；其中以聚乙烯和聚丙烯*为重要。由于原料丰富，价格低廉，易于加工成型，综合性能优良，在现实生活中应用*为广泛。
近年来，聚乙烯管材已成为仅次于PVC的世界**大塑料管材品种。广泛应用于供水、农业灌溉、输气、污水、油田、化工、通讯等领域。无添加剂聚乙烯耐候性和日晒性较差，因此在实际使用中添加了炭黑。炭黑可使材料具有足够的抗紫外线老化能力。当炭黑含量为2.0%～3.0%时，可以保证有效防止紫外线的影响。由于炭黑含量对聚乙烯管材有重要影响，许多标准都规定了聚乙烯中的炭黑含量。以研发、生产和销售为目的，炭黑含量是聚乙烯管材必须进行检测的一项指标。目前管道用塑料中炭黑含量的测试方法使用热重分析仪测试作为*常用的热分析方法。测量聚合物的组成非常方便、准确和高效。热重分析仪也可用于测定。硫化橡胶中的炭黑含量。
需要注意的是，热重分析法操作方便快捷，结果直观。但由于使用的样本量较小，测试结果的标准偏差较大，在测试中容易出现异常值。样品应尽可能多地从多个颗粒中取样 增加样品量，测试次数至少应为 2 次。当两次有较大偏差时，增加测试次数。
五、热分析技术在医学领域的应用
在药 物检测中，*常用的热分析方法是差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）。目前，发达国家已采用热分析方法作为控制药品质量的主要方法。热分析技术具有用量小、方法灵敏、快速等优点，可在短时间内获得需求。诸如只能通过复杂技术或长期研究才能获得的各种信息等特征被广泛用于药 物测试。
热分析技术的各种优势，使其在制药领域的应用越来越受到重视。在药 物含量的测定中；药 物含水量的测定和表面吸附水、结晶水、结构水的测定；药 物热降解及稳定性研究；药 物熔点测试；药 物纯度测试等，热分析技术起着至关重要的作用。
6、热分析在淀粉食品行业的应用
淀粉类食物包括小米、黑米、荞麦、燕麦、大麦、高粱、马铃薯、山药、马铃薯等。淀粉是葡萄糖的高聚物。水解到二糖阶段即为麦芽糖，完全水解后得到葡萄糖。天然淀粉由两种类型组成：直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉含有数百个葡萄糖单位，支链淀粉含有数千个葡萄糖单位。为了深入了解淀粉类食品的化学性质，在其研究和讨论过程中广泛采用了热分析技术。
DSC法可用于研究淀粉的结构和性质，特别是热力学性质的测定。它可以结合物理化学方法来分析淀粉和淀粉混合物体系的可熔性和预测结构。 DSC 是测定淀粉糊化和凝沉的经典方法。采用标准曲线法确定具有一定糊化度的淀粉与DSC峰面积的关系，然后根据未知样品的峰面积计算糊化度；淀粉回生的程度可以根据淀粉重结晶分子大小与DSC峰面积大小的关系来确定。并且在糊化和老化相变过程中，随着能量的变化，可以用DSC法测定。