真空热失重分析仪(TGA)是通过精准监测样品在程序控温下的质量变化,分析其热稳定性、组分含量、分解特性的核心仪器,广泛应用于高分子材料、无机粉体、生物医药、化工原料等领域的检测分析。规范的样品测试流程是保证数据准确性的关键,具体操作步骤如下:
一、 测试前准备工作
样品预处理
根据样品特性进行干燥、研磨或筛分处理:易吸潮样品需置于真空干燥箱中烘干至恒重,避免水分干扰测试结果;块状或颗粒状样品需研磨至粉末状(粒径建议小于 100μm),保证受热均匀;含挥发性杂质的样品可提前进行预处理,去除干扰组分。
样品用量需根据仪器量程和样品特性确定,常规测试样品量建议为 1–10 mg,避免样品量过大导致传热不均,或过小导致质量变化信号不明显。
仪器与耗材准备
选择适配的坩埚:常用坩埚材质有氧化铝、铂金、陶瓷等,需根据样品性质选择(如酸性样品避免使用氧化铝坩埚,高温测试优先选择铂金坩埚)。
检查仪器状态:开启真空热失重分析仪电源,预热至仪器稳定;检查真空泵运行是否正常,确保真空度可达到测试要求;校准天平精度,保证质量监测的准确性。
二、 样品装载与参数设置
样品装载操作
用电子分析天平准确称量预处理后的样品,记录初始质量,将样品均匀平铺在坩埚底部,避免样品堆积。
将装有样品的坩埚放置在仪器的样品支架上,同时准备一个空坩埚作为参比样,置于对称位置以抵消热浮力等因素的影响。
关闭仪器炉体,确保密封良好,根据测试需求选择测试氛围:真空环境(需启动真空泵抽至设定真空度)、惰性气体氛围(如氮气、氩气)或氧化性氛围(如空气、氧气)。
测试参数设定
温度程序设置:根据样品的热分解特性设定升温速率、起始温度和终止温度。常规升温速率为 5–20℃/min,起始温度一般高于室温(如 30℃),终止温度需高于样品完全分解的温度。
数据采集参数:设置质量变化和温度的采集间隔,通常间隔为 1–5s,保证数据点分布合理,便于后续分析。
真空度参数:若为真空条件下的测试,设定目标真空度(常见范围 10⁻¹–10⁻³ Pa),并设置真空保持时间。
三、 样品测试过程与监控
启动测试程序,仪器将按照设定的温度程序升温,同时实时监测样品的质量变化和炉内温度。
测试过程中需密切关注仪器运行状态:观察真空度是否稳定、温度是否按程序精准控制、质量变化曲线是否正常,若出现异常(如真空度骤降、质量突变),需及时暂停测试并排查问题。
待温度升至设定的终止温度后,可根据需求选择恒温保持一段时间,观察样品在高温下的质量变化稳定性。
四、 测试后处理与数据整理
仪器与样品后处理
测试结束后,待炉体自然冷却至室温,再打开炉体取出坩埚,记录残留样品的状态和质量。
清洁坩埚和样品支架,去除残留样品,避免污染下次测试;关闭真空泵和仪器电源,整理实验台面。
数据整理与分析
导出测试数据,生成热失重(TG)曲线和微商热失重(DTG)曲线,通过曲线分析样品的热分解温度、各阶段质量损失率、残留量等关键指标。
结合样品特性撰写测试报告,注明样品信息、测试参数、仪器型号、测试结果等内容,确保数据可追溯。
五、 注意事项
测试过程中严禁在高温状态下打开炉体,防止烫伤和仪器损坏。
腐蚀性或易燃易爆样品需在惰性氛围下测试,并做好防护措施,避免安全隐患。
定期对仪器进行维护校准,包括天平校准、温度校准、真空度校准,保证长期测试的稳定性。