熱重分析儀TGA是一種通過監(jiān)測材料在溫度程序控制下的質(zhì)量變化，分析其熱穩(wěn)定性、分解過程及成分含量的精密儀器。其核心原理基于熱天平技術(shù)，在程序升溫或降溫過程中，樣品可能經(jīng)歷脫水、分解、氧化或還原等物理化學(xué)變化，導(dǎo)致質(zhì)量變化。TGA通過連續(xù)記錄這些變化，生成熱重曲線（TG曲線），橫坐標(biāo)為溫度或時(shí)間，縱坐標(biāo)為質(zhì)量或質(zhì)量百分比，從而揭示材料的熱特性。

　　TGA的技術(shù)參數(shù)體現(xiàn)了其高精度與寬泛的應(yīng)用范圍。典型設(shè)備溫度范圍覆蓋室溫至1200℃，部分型號(hào)可達(dá)1250℃甚至更高，滿足不同材料的測試需求。稱重精度高達(dá)±0.01%，天平分辨率可達(dá)0.1-0.2μg，確保微小質(zhì)量變化的精確捕捉。升溫速率靈活可調(diào)（0.01-200℃/min），冷卻速率快（如從1000℃降至30℃少于15分鐘），支持快速測試與高效實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

　　熱重分析儀TGA的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋材料科學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域，具體如下：

　　1、材料熱穩(wěn)定性與熱分解行為研究

　　這是TGA最核心的應(yīng)用領(lǐng)域，通過分析樣品在不同溫度下的質(zhì)量損失，評估材料的耐熱性能和分解機(jī)制。

　　聚合物材料：

　　測定塑料、橡膠、纖維等的熱分解溫度（Td）、熱失重率，評估其耐高溫性能（如用于篩選汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的耐溫塑料）。

　　分析聚合物的降解動(dòng)力學(xué)，計(jì)算降解活化能，預(yù)測材料在長期使用中的老化速度（如電纜絕緣層的壽命評估）。

　　金屬與合金：

　　研究金屬氧化物、氫氧化物的熱分解（如氫氧化鋁分解為氧化鋁和水），或金屬在高溫下的氧化行為（如銅的氧化增重曲線）。

　　分析合金中易揮發(fā)成分（如低熔點(diǎn)金屬）的蒸發(fā)溫度，優(yōu)化合金制備工藝。

　　陶瓷材料：

　　監(jiān)測陶瓷前驅(qū)體（如溶膠-凝膠法制備的氧化物）在燒結(jié)過程中的質(zhì)量變化（如脫水、脫碳），確定最佳燒結(jié)溫度（如氧化鋁陶瓷的脫脂、致密化過程）。

　　2、成分定量分析

　　利用不同物質(zhì)在特定溫度下的質(zhì)量變化特征，實(shí)現(xiàn)樣品中各組分的定量測定。

　　混合材料的組分分析：

　　聚合物共混物（如PE/PP混合物）：通過各組分分解溫度的差異，計(jì)算各自的含量（如PE在400-500℃分解，PP在300-400℃分解）。

　　復(fù)合材料（如玻璃纖維增強(qiáng)塑料）：高溫下聚合物基體分解，剩余質(zhì)量即為無機(jī)填料（玻璃纖維）的含量。

　　水分與揮發(fā)分測定：

　　食品、藥品中的水分（游離水、結(jié)晶水）：通過低溫（100-150℃）恒溫失重，測定水分含量（如奶粉的含水量檢測）。

　　固體樣品中的揮發(fā)分（如煤炭、生物質(zhì)中的揮發(fā)分）：在惰性氣氛中升溫，計(jì)算揮發(fā)分占比，用于燃料熱值評估。

　　無機(jī)化合物純度分析：

　　如碳酸鈣（CaCO?）中雜質(zhì)含量：CaCO?在825℃左右分解為CaO和CO?，通過理論失重率（44%）與實(shí)際失重率對比，計(jì)算純度。

　　3、氧化還原與吸附/解吸行為研究

　　氧化行為：在空氣或氧氣氣氛中，分析樣品的氧化增重（如金屬粉末的氧化、碳材料的燃燒），確定氧化起始溫度和反應(yīng)速率（如活性炭的燃點(diǎn)測定）。

　　還原行為：在氫氣、氮?dú)獾榷栊?還原性氣氛中，研究物質(zhì)的還原反應(yīng)（如金屬氧化物被還原為金屬單質(zhì)），通過質(zhì)量變化判斷還原程度（如氧化銅被氫氣還原為銅）。

　　吸附與解吸：

　　測定材料對氣體（如水蒸氣、CO?）的吸附量：通過樣品在特定溫度下的增重（吸附）或失重（解吸），評估吸附劑的性能（如分子篩的吸水容量）。

　　分析催化劑表面的吸附物種：如催化劑表面殘留的有機(jī)雜質(zhì)在高溫下的脫附行為，評估催化劑的活化程度。

　　4、醫(yī)藥與食品領(lǐng)域的應(yīng)用

　　藥品穩(wěn)定性評估：

　　測定藥物（如片劑、膠囊）在不同溫度下的質(zhì)量變化，判斷其在儲(chǔ)存或加工過程中的熱穩(wěn)定性（如是否因高溫分解失效）。

　　分析藥物輔料（如崩解劑、粘合劑）的熱行為，優(yōu)化制劑配方。

　　食品成分分析：

　　測定食品中的脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等成分（結(jié)合其他儀器聯(lián)用，如TGA-MS），或分析食品添加劑（如防腐劑）的熱穩(wěn)定性。

　　評估食品的氧化變質(zhì)趨勢：如油脂在高溫下的氧化失重，判斷其保質(zhì)期。

　　5、環(huán)境與廢棄物分析

　　塑料垃圾分類與回收：通過不同塑料的熱分解特征（如PET、PVC、PS的分解溫度差異），快速鑒別混合塑料的種類，輔助垃圾分類。

　　固廢焚燒特性研究：分析垃圾、污泥等廢棄物在燃燒過程中的失重曲線，確定最佳焚燒溫度和焚燒效率，優(yōu)化垃圾處理工藝。

　　污染物檢測：如土壤中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的熱解吸行為，通過TGA聯(lián)用氣相色譜（TGA-GC）定性定量分析污染物成分。