熱重分析儀(TGA)實際標準操作步驟(現場實操版)
適配材料:塑料、橡膠、樹脂、粉體、無機物、復合材料、瀝青、炭材料等,通用流程,貼合實驗室日常檢測。
一、開機前檢查
檢查冷卻水循環、氣源(高純氮氣、空氣,按需切換)壓力正常;
檢查天平水平、儀器爐膛清潔,無殘留樣品殘渣;
確認坩堝(氧化鋁陶瓷坩堝)完好、無裂紋、無殘留炭化污漬;
檢查排氣管路通暢,避免煙氣倒灌污染天平。
二、儀器開機與預熱穩定
依次開啟:冷卻水→氣源→儀器主機→電腦控制軟件;
打開天平保護氣小流量吹掃,恒溫靜置30min,讓天平、爐體、溫場完全穩定;
軟件聯機,自檢溫度傳感器、質量傳感器、升降機構,無報錯方可實驗。
三、基線校準+空白校正(關鍵,保證精度)
空坩堝放置于樣品支架,關閉爐體;
運行空白基線程序:與正式實驗升溫速率、溫度區間、氣氛完全一致;
實驗結束保存基線,后續樣品測試自動扣除基線漂移、浮力、氣流干擾;
高頻測試建議:每天開機必做1次基線,更換氣氛/升溫速率必須重做。
四、樣品制備與稱量(核心操作)
清理坩堝,灼燒或乙醇擦拭去油污、殘留雜質;
用精密天平稱取樣品,常規取樣量:5~10mg
粉體/細顆粒:5~10mg
薄膜/塊狀材料:剪成薄片,增大受熱面積
發泡、易膨脹樣品:減少取樣量,防止溢出污染爐膛
樣品平鋪坩堝底部,禁止堆積過厚、擠壓壓實,避免受熱不均、分解滯后;
記錄樣品初始質量,避免觸碰坩堝側壁、支架,防止外力影響稱重。
五、裝樣就位
緩慢升起爐體,輕放坩堝于TGA樣品傳感器托盤中心;
緩慢閉合爐膛,確保密封到位;
軟件執行自動清零,扣除坩堝自重,鎖定初始質量。
六、實驗參數設置(常用實操參數)
氣氛選擇
惰性氛圍(熱穩定性、殘炭、組分分析):高純N?
氧化氛圍(氧化穩定性、灰分):干燥空氣/高純氧氣
氣體流量:常規20~50mL/min,穩定氣流減少質量漂移;
溫度程序
初始恒溫:室溫/40℃恒溫5~10min,穩定體系;
升溫階段:常規5~20℃/min(仲裁檢測多用10℃/min);
終止溫度:根據材料設定(有機物常用600~800℃,無機可達1000~1200℃);
恒溫段:按需設置高溫保溫,用于殘留灰分穩定測試。
勾選:實時質量采集、溫度曲線同步記錄。
七、開始測試與過程監控
參數核對無誤,啟動運行程序;
全程觀察:
氣流壓力、流量穩定,無斷氣、漏氣;
無樣品飛濺、冒煙溢出、坩堝偏移;
質量曲線無異常突變、溫度無超沖;
實驗過程禁止觸碰儀器臺面、禁止開關門窗,減少氣流、振動干擾。
八、實驗結束操作
程序結束后,爐體自動降溫,嚴禁高溫直接開爐;
待爐膛溫度降至100℃以下,再升起爐體;
取出坩堝,觀察樣品殘炭、灰分狀態,記錄現象;
清理坩堝殘渣,統一收集危廢處理。
九、數據處理與關機
軟件解析曲線:起始分解溫度、失重比例、殘炭率、灰分含量、多階段組分占比;
保存原始數據+圖譜,導出報告;
關機流程:停止實驗→關閉加熱→降低氣流量→關閉主機→關閉氣源→關閉冷卻水;
長期不用時,保持儀器微量氮氣吹掃,防止爐膛受潮、腐蝕。
十、現場實操關鍵注意點(避錯)
樣品不可過量,高溫熔融、發泡樣品極易污染天平傳感器;
升溫速率越快,分解溫度偏高,對比實驗必須統一升溫速率;
氣氛切換需緩慢置換,避免氣氛沖擊造成質量漂移;
定期校準溫度、天平零點,保證批次數據重復性。