同步热分析仪STA基本原理PPT学习教案.pptx

同步热分析仪（STA）是一种综合性的热分析仪器，它结合了热重分析（TG）和差示扫描量热法（DSC），可以同时获取样品的热重和热流信号，用于研究物质在温度变化过程中的物理和化学变化。下面我们将深入探讨STA的基本原理、应用以及其与DSC和TG的关系。 **同步热分析仪的基本原理：** STA的工作原理是通过程序控制温度的变化，监测样品和参考物之间的热流差异。当样品发生诸如玻璃化转变、熔融、结晶等热效应时，会释放或吸收热量，导致样品和参考物之间温度差的变化。这种温度差变化被转换为热流信号，进而分析出与热效应相关的物理和化学信息，如熔融热、结晶热、相容性、热稳定性等。 **热重分析（TG）基本原理：** TG主要测量样品在加热或冷却过程中质量的变化。在程序温度下，通过高精度天平连续监测样品质量，生成热重曲线，以了解样品的质量随温度或时间的变化。这有助于分析物质的热稳定性、分解温度、脱水、腐蚀/氧化、还原等过程。 **差示扫描量热法（DSC）基本原理：** DSC则是通过测量样品和参考物之间的热流差来确定样品的热焓变化。在程序温度下，如果样品吸收热量，会导致热流差增大；反之，如果样品放出热量，热流差会减小。通过积分热流差，可以得到与热焓变化相关的信号，这些信号反映了诸如熔融、结晶、玻璃化转变等热效应。 **DSC与DTA的区别：** DTA（差热分析）记录的是样品和参考物之间的温差信号，而DSC（热流型DSC）则可以直接测量热流差，因此DSC可以更准确地获得热焓数据，而DTA只能提供温度差信息。 **同步热分析仪（STA）的优势：** - STA可以同时获取TG和DSC信息，确保测试结果的可比性。 - 一次测量即可完成多方面的分析，大大缩短了测试时间。 - 不受样品不均匀性、测试条件或样品制备的影响，提高了数据的可靠性。 **STA的应用：** - 材料鉴别：通过分析热效应，可以区分不同物质。 - 反应动力学：研究化学反应的速度和机理。 - 热力学函数：测定反应热、活化能等参数。 - 热稳定性和氧化稳定性：评估材料在高温下的稳定性。 - 相容性和多晶型：研究不同成分间的相互作用和物质的多态性。 - 液相、固相比例和比热：了解物质的组成比例和热特性。 **STA的结构和灵活性：** - STA有不同类型的天平结构，如垂直吊丝式、水平式和垂直顶部装样式，以适应不同的实验需求。 - 提供多种传感器选择，如TG-DSC、TG-DTA、纯TG等，以应对各种特殊应用，如大体积样品或气固反应的研究。 - 气体管理系统允许自由切换吹扫气和保护气，确保实验的精确性。 - 设备设计考虑到了天平室的水浴循环和气体流向，以优化测量结果。 同步热分析仪（STA）是研究物质热性质和反应的重要工具，通过结合热重分析和差示扫描量热法，提供了一种高效、全面的实验手段，广泛应用于材料科学、化学、制药、聚合物等领域。