热分析的技术可被应用在哪些领域?

发布于 2015-08-09 19:54

热分析仪的应用领域

医药原料

DSC和TGA常被用于分析制药材料(原料药)的特征。DSC能以不同的加热速率,区别出不同的多晶结构,可以研究该多晶型转变过程中所产生的变化。通过使用适当的加热速率,多晶型的纯度就可以被量测,通常加热速率可高达每分钟750度(℃)。TGA常被用来测量残余的溶剂和水分,但也可以被用来确定药品的材料在溶剂中的溶解度。

聚合物

热塑性聚合物常见于日常的包装和家用物品,但对于塑胶原料的分析,DSC可用来分析添加剂的效果(包括稳定剂和颜色)与最佳化材质的可塑性与加工流程。举例来说,用DSC研究氧化诱导时间(OIT),可确定热塑性塑料(通常为聚烯烃),其聚合物抗氧化稳定剂的添加量。聚合物组成分析则是使用TGA,它分离填料,聚合物树脂和其它添加剂。TGA也可以测试热稳定性,以及添加剂的效果与影响,如阻燃剂。

复合材料,诸如碳纤维复合材料或玻璃环氧复合材料的热分析,通常使用DMA。可透过测量材料的模量和阻尼性质,来了解材料的硬度。航太、汽车、机车、自行车,这些产业经常使用这些分析仪作为生产时,品质控制的利器。DSC是用来确定在复合材料中,树脂的固化特性,并且还可以确认的树脂是否是可被重塑,并确认该过程中有多少热量在过程中产生。预测动力学分析中的应用,可以帮助制造工艺的最佳化。比如,TGA可透过加热样品并移除树脂,然后测定剩余的质量来了解复合材料的纤维含量。

金属

金属制造业(铸铁,灰口铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,3000系列铝合金,铜合金,银,和复杂​​的钢铁)也是热分析的应用领域之一。液态金属样品从炉中取出,并倒入具有热电偶温度感测器的样品杯。然后将温度进行监测,并纪录相变化图表(液相,共结晶相,固相)。根据相变图的资料,金属铸件的化学成分或者其晶体结构,能够被计算出来。

先进技术使用微分曲线来定位吸热转折点(如气孔,材料收缩),或者是固化放热的相(如碳化物,β晶体,除结晶的铜,镁,矽化铁磷化物)。检测极限大约是体积的0.01%到0.03%。

食品

大多数食品的变化都跟温度有关,主要是在生产,运输,储存,准备,消费的过程。例如,巴氏低温杀菌,灭菌,蒸发,蒸煮,冷冻,冷却,等过程造成食物成分物理和化学性质的变化,并影响最后的成品,如味道,外观,质地和稳定性。某些化学反应会因此增强,如水解,氧化或还原反应,也可能造成食物的物理变化,如蒸发,熔化,结晶,聚合或凝胶化。更精准地了解温度对食物的特性的影响,会使食品制造商提升生产技术,提高产品的品质。原则上,大多数的分析技术都可以在食品业应用上,并监控食品品质,例如,光谱法(NMR,UV-Vis,可见光,红外光,萤光),漫射(光线,X光,中子) ,物理性质(质量,密度,流变性,热容量)等。热分析通常应用范围比较少,主要用来衡量随温度变化时,食物的物理性质(TG / DTG,DTA,DSC)。

印刷电路板(PCB)

功耗是当今PCB设计的一个重要问题。功耗会导致温度差异,造成散热问题的晶片。除了可靠性的问题,多余的热量也将影响设备的性能和安全性。一个积体电路的工作温度,应保持低于会让电路损坏的极限。热分析因此也是印刷电路板产业能够使用的仪器设备。