熱分析的技術可被應用在哪些領域?

發佈:2015-08-09, 週日

熱分析儀的應用領域

醫藥原料

DSC和TGA常被用於分析製藥材料(原料藥)的特徵。DSC 能以不同的加熱速率,區別出不同的多晶結構,可以研究該多晶型轉變過程中所產生的變化。通過使用適當的加熱速率,多晶型的純度就可以被量測,通常加熱速率可高達每分鐘750度(℃)。TGA常被用來測量殘餘的溶劑和水分,但也可以被用來確定藥品的材料在溶劑中的溶解度。

聚合物

熱塑性聚合物常見於日常的包裝和家用物品,但對於塑膠原料的分析,DSC可用來分析添加劑的效果(包括穩定劑和顏色)與最佳化材質的可塑性與加工流程。舉例來說,用DSC研究氧化誘導時間(OIT),可確定熱塑性塑料(通常為聚烯烴),其聚合物抗氧化穩定劑的添加量。聚合物組成分析則是使用TGA,它分離填料,聚合物樹脂和其它添加劑。TGA也可以測試熱穩定性,以及添加劑的效果與影響,如阻燃劑

複合材料,諸如碳纖維複合材料或玻璃環氧複合材料的熱分析,通常使用DMA。可透過測量材料的模量和阻尼性質,來瞭解材料的硬度。航太、汽車、機車、自行車,這些產業經常使用這些分析儀作為生產時,品質控制的利器。DSC是用來確定在複合材料中,樹脂的固化特性,並且還可以確認的樹脂是否是可被重塑,並確認該過程中有多少熱量在過程中產生。預測動力學分析中的應用,可以幫助製造工藝的最佳化。比如,TGA可透過加熱樣品並移除樹脂,然後測定剩餘的質量來瞭解複合材料的纖維含量

金屬

金屬製造業(鑄鐵,灰口鑄鐵,球墨鑄鐵,蠕墨鑄鐵,3000系列鋁合金,銅合金,銀,和複雜​​的鋼鐵)也是熱分析的應用領域之一。液態金屬樣品從爐中取出,並倒入具有熱電偶溫度感測器的樣品杯。然後將溫度進行監測,並紀錄相變化圖表(液相共結晶相固相)。根據相變圖的資料,金屬鑄件的化學成分或者其晶體結構,能夠被計算出來。

先進技術使用微分曲線來定位吸熱轉折點(如氣孔,材料收縮),或者是固化放熱的相(如碳化物β晶體,除結晶的銅,鎂,矽化鐵磷化物)。檢測極限大約是體積的0.01%到0.03%。

食品

大多數食品的變化都跟溫度有關,主要是在生產,運輸,儲存,準備,消費的過程。例如,巴氏低溫殺菌,滅菌,蒸發,蒸煮,冷凍,冷卻,等過程造成食物成分物理和化學性質的變化,並影響最後的成品,如味道,外觀,質地和穩定性。某些化學反應會因此增強,如水解,氧化或還原反應,也可能造成食物的物理變化,如蒸發,熔化,結晶,聚合或凝膠化。更精準地瞭解溫度對食物的特性的影響,會使食品製造商提升生產技術,提高產品的品質。原則上,大多數的分析技術都可以在食品業應用上,並監控食品品質,例如,光譜法(NMR,UV-Vis,可見光,紅外光,螢光),漫射(光線,X光,中子) ,物理性質(質量,密度,流變性,熱容量)等。熱分析通常應用範圍比較少,主要用來衡量隨溫度變化時,食物的物理性質(TG / DTG,DTA,DSC)。

印刷電路板(PCB)

功耗是當今PCB設計的一個重要問題。功耗會導致溫度差異,造成散熱問題的晶片。除了可靠性的問題,多餘的熱量也將影響設備的性能和安全性。一個積體電路的工作溫度,應保持低於會讓電路損壞的極限。熱分析因此也是印刷電路板產業能夠使用的儀器設備。