上海盈諾儀器-熱分析設備選型指南

部分：概述-測試范圍

第二部分：選型-型號解讀

    熱分析設備是一種通過加熱，檢測樣品溫度與重量、差熱信號的關系，熱分析設備主要分為差示掃描量熱儀（差熱法DSC,DTA）、熱重分析儀（熱重法TGA，DTG）、綜合熱分析（同步DSC-TGA或DTA-TGA）三個大類：

類：差示掃描量熱儀

    差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimetry，差熱法，DSC,DTA）主要是測試樣品的熔點、熱固化、光固化、冷結晶、相變潛熱、玻璃化轉變溫度、氧化誘導期、分解溫度、比熱容、反應動力學等，如果樣品為非晶體物質，那么不適用于此方法，可以通過全自動視頻熔點測試儀（MPT-V系列）或者顯微熱臺熔點測試儀（MPT-T系列）測試該物質熔點。

圖1：YND系列差示掃描量熱儀

第二類：熱重分析儀

    熱重分析儀（Thermal Gravimetric Analyzer，熱重法TGA，DTG）主要是測試的是樣品質量隨著溫度變化（或時間變化，比如說在某溫度下恒溫X小時）而變化的關系。樣品在高溫中會升華、汽化、揮發、分解、氧化燃燒等，就會造成重量的損失，比如說，受潮的CaC₂O₄·H₂O，含有自由水和結晶水，在50℃恒溫的條件下就會自由水就會揮發，造成重量降低；當溫度升高時，170℃-190℃，就會失去結晶水，從而轉變成CaC₂O₄；隨著溫度的持續上升，450℃-460℃時，CaC₂O₄分解成CaCO₃和CO，此時CO隨著氣流排出，CaCO₃留在樣品中；繼續加熱到750℃-800℃，CaCO₃將繼續分解成CaO和CO₂。此過程中包含了自由水揮發、分解的過程，有的樣品還有氧化燃燒的過程（比如說，熱重法測試炭黑含量，后期通入氧氣燃燒炭黑，生成CO₂從而形成重量損失），每個過程都有重量損失，測試出每一部分的重量損失比例、每一部分在多少溫度下產生重量變化。

圖2：TGA-C系列熱重分析儀

第三類：綜合熱分析儀

    綜合熱分析儀（Simultaneous Thermal Analyzer，同步熱分析儀，DSC-TGA或DTA-TGA）在測試樣品的重量變化的同時，測試樣品發生的差熱變化，比如說CaC₂O₄分解成CaCO₃和CO、CaCO₃將繼續分解成CaO和CO₂，吸收熱量；炭黑燃燒，釋放熱量等，在重量變化的同時，有差熱變化。

圖3：ZH-B系列熱重分析儀

    以上三種熱分析儀，為通用型常見的檢測設備，每一種設備都有十幾、二十種型號，究竟如何選型？

    大概的方向如下：首先，確認一下需要測試的項目，是重量方向還是差熱方向，或者兩個都需要？其次根據溫度，比如說，測試鉛的熔點，鉛熔點為327.5℃，那么使用差示掃描量熱儀（DSC）時室溫到500℃即可；后，看一下是否有其他特殊要求。

類：差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimetry，差熱法，DSC,DTA）選型：

1、只測試等溫氧化誘導期（氧化誘導時間、OIT），主要是電線電纜、管道行業：

① 測試樣品量小：選擇單路設備DSC-500A，YND-A1；

圖4：單路差示掃描量熱儀爐體新結構

② 測試樣品量稍微有點多或者時間稍長：選擇兩路設備DSC-OM2，YND-OM2，單次實驗可以測試兩個樣品，將縮短一半的測試時間，提高2倍測試效率，一個樣品的時間測試兩個數據，兩路傳感器單獨運行，互不影響；

圖5：BM2/OM2系列差示掃描量熱儀爐體

③ 測試樣品量很多或者時間特別長：選擇四路設備DSC-OM4，YND-OM4，單次實驗可以測試四個樣品，將縮短到1/4的測試時間，提高4倍測試效率，一個樣品的時間測試四個數據，四路傳感器單獨運行，互不影響。

圖6：BM4 / OM4系列差示掃描量熱儀爐體

2、任意測試熔點、熱固化、冷結晶相變潛熱、玻璃化轉變溫度、氧化誘導期、分解溫度，行業不限，根據以下四點選擇型號（如果測試比熱容、反應動力學，建議選擇YND系列設備）：

① 首先根據樣品的待測溫度選擇適當的范圍：-160℃~500℃/800℃，-40℃/-30℃/-20℃/-10℃~500℃，RT~500℃/800℃/1150℃/1450℃/1550℃；溫度適合的比較好，不建議預留溫度區間過大，比如說應該在600℃左右，DSC-800B或者YND-C1即可（RT~800℃），如果沒有擴項的需要，選擇RT~1550℃或者-160℃~800℃，就不是很合適了。

② 測試樣品量多的客戶，可以選擇多路的設備：DSC-BM系列，YND-BM系列，單次實驗可以測試兩個樣品或者四個樣品；

③ DSC系列與YND系列的區別：YND系列靈敏度、基線的穩定性都比DSC系列高，YND系列是一體機設備，內置10.8寸觸屏電腦，不用另配電腦，DSC系列需要外配電腦使用。

3、如果需要高壓（DSC-HP系列目前我公司設備有0-3Mpa,0-5Mpa）、UV光照測試光固化（DSC-UV系列），可以直接根據溫度、壓力范圍選擇；如果是其他特殊要求，可以直接與我公司聯系，屆時會安排技術人員對接。

圖8：DSC-HP系列差示掃描量熱儀

第二類：熱重分析儀（Thermal Gravimetric Analyzer，熱重法TGA，DTG）：

我公司熱重分析儀主要類型：

① 按照溫度分：TGA-1000系列（RT-1000℃），TGA-1250系列（RT-1250℃），TGA-1450系列（RT-1450℃），TGA-1550系列（RT-1550℃）；

② 按照天平檔次分：TGA-A系列（國產0.1mg分辨率的普通天平），TGA-B系列（國產0.01mg分辨率的天平），TGA-Q系列（德國進口賽多利斯天平，0.01mg分辨率）；

圖9：德國進口賽多利斯天平重量曲線（5mg）

圖10：TGA-B系列重量曲線（30mg以上）

③ 按照密封性能分：TGA-A系列、TGA-B系列（非密封設備，無法收集揮發氣體，無法測試炭黑含量，惰性氣體保護效果會隨著時間增加而變低），TGA-C系列（密封設備，可以收集揮發氣體，可以測試炭黑含量，惰性氣體保護效果*，保證爐體進入的氣體為單一氣體）（該部分詳情可以參考《上海盈諾熱重分析儀密封性能實驗研究報告》）。

④ 按照可添加樣品量分：TGA-A系列、TGA-B系列、TGA-Q系列、 TGA-C系列（均為中劑量樣品，坩堝為φ6mm*10mm，可以選配大劑量支架φ10mm*26mm），TGA-D系列（為超大劑量樣品，坩堝為φ26mm*50mm）。

圖11：不同尺寸的熱重坩堝

選型時，可以根據以下幾點：

① 精度要求不高，粗糙的測試：可以根據溫度的不同選擇TGA-A系列（TGA-1000A，TGA-1250A，TGA-1450A，TGA-1550A）

② 有一定的精度要求，可以增加樣品測試量（20mg以上），樣品重量損失比例大于1%，不用惰性氣體保護：可以根據溫度的不同選擇TGA-B系列（TGA-1000B，TGA-1250B，TGA-1450B，TGA-1550B）

圖12：TGA-B系列密封性實驗（非密封，炭黑一直氧化）

③ 有一定的精度要求，可以增加樣品測試量（20mg以上），樣品重量損失比例大于1%，需要用惰性氣體保護、或者氮氣氧氣切換運行：可以根據溫度的不同選擇TGA-C系列（TGA-1000C，TGA-1250C，TGA-1450C，TGA-1550C）

圖13：TGA-C系列炭黑含量測試

④ 精度要求比較高，或樣品測試量比較少（5mg左右），或樣品重量損失比例小于1%，且不用惰性氣體保護：可以根據溫度的不同選擇TGA-QB系列（TGA-Q1000B，TGA-Q1250B，TGA-Q1450B，TGA-Q1550B）

④ 精度要求比較高，或樣品測試量比較少（5mg左右），或樣品重量損失比例小于1%，需要用惰性氣體保護、或者氮氣氧氣切換運行：可以根據溫度的不同選擇TGA-QC系列（TGA-Q1000C，TGA-Q1250C，TGA-Q1450C，TGA-Q1550C）

⑤ 如果要測試樣品比較多，或者重量損失特別小，可以根據溫度的不同、是否密封選擇TGA-DB系列或者TGA-DC系列

圖14：TGA-D系列熱重分析儀

第三類：綜合熱分析儀（Simultaneous Thermal Analyzer，同步熱分析儀，DSC-TGA或DTA-TGA，STA）

我公司綜合熱分析儀主要類型與熱重分析儀類似（綜合熱分析儀沒有大劑量和超大劑量）,選型時，可以根據以下幾點：

① 精度要求不高，粗糙的測試：可以根據溫度的不同選擇ZH-A系列ZH-1000A，ZH-1250A，ZH-1450A，ZH-1550A）

② 有一定的精度要求，可以增加樣品測試量（20mg以上），樣品重量損失比例大于1%，不用惰性氣體保護：可以根據溫度的不同選擇ZH-B系列（ZH-1000B，ZH-1250B，ZH-1450B，ZH-1550B）

③ 有一定的精度要求，可以增加樣品測試量（20mg以上），樣品重量損失比例大于1%，需要用惰性氣體保護、或者氮氣氧氣切換運行：可以根據溫度的不同選擇ZH-C系列（ZH-1000C，ZH-1250C，ZH-1450C，ZH-1550C）

④ 精度要求比較高，或樣品測試量比較少（5mg左右），或樣品重量損失比例小于1%，且不用惰性氣體保護：可以根據溫度的不同選擇ZH-QB系列（ZH-Q1000B，ZH-Q1250B，ZH-Q1450B，ZH-Q1550B）

④ 精度要求比較高，或樣品測試量比較少（5mg左右），或樣品重量損失比例小于1%，需要用惰性氣體保護、或者氮氣氧氣切換運行：可以根據溫度的不同選擇ZH-QC系列（ZH-Q1000C，ZH-Q1250C，ZH-Q1450C，ZH-Q1550C）

    選型方案不是的，如不清楚樣品的特性或未知選型，可以聯系我公司銷售人員；如果方便，建議您直接郵寄樣品到我公司測試，檢測樣品適合的型號；如果相距不遠，建議客戶直接來我公司實驗室測試。

上海盈諾精密儀器有限公司

2019-03-02