氮氣(qi)發(fa)生器(qi)應(ying)用(yong)之(zhi)熱分(fen)析

自(zi)20世(shi)紀60年(nian)代(dai)初商(shang)用(yong)熱(re)分析儀(yi)器(qi)問世，熱(re)分(fen)析經(jing)過了(le)50多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，在(zai)樹(shu)脂、塑(su)料、橡(xiang)膠、食品(pin)、藥物(wu)、材(cai)料等(deng)領域(yu)應(ying)用(yong)廣(guang)泛，主(zhu)要用(yong)於(yu)在(zai)研發、工(gong)藝(yi)和(he)質控(kong)等過程(cheng)中(zhong)研究樣(yang)品(pin)的(de)物(wu)理(li)變(bian)化(hua)、不(bu)同類(lei)型的(de)轉(zhuan)變(bian)、填(tian)料及(ji)添(tian)加劑的(de)影響(xiang)、生產(chan)條(tiao)件(jian)的(de)影響(xiang)等(deng)。
熱分(fen)析包括(kuo)了(le)在(zai)受控(kong)溫度程(cheng)序(xu)下研究物(wu)質(zhi)的(de)物(wu)理(li)性質變化與時間(jian)關系的(de)壹(yi)系列技術(shu)。主(zhu)要的(de)熱(re)分(fen)析技術(shu)有(you)差(cha)示掃描(miao)量(liang)熱(re)法(DSC)，熱重分(fen)析法(TGA)，熱(re)機械分(fen)析法(TMA)，和(he)動(dong)態機械分(fen)析法(DMA)等(deng)，研究時使(shi)用(yong)單(dan)壹(yi)技術(shu)或多(duo)種技術結合(he)測(ce)試以(yi)對(dui)樣品(pin)有(you)較為(wei)全(quan)面(mian)的(de)了(le)解(jie)。
氮氣(qi)是熱分析中(zhong)常用(yong)的(de)惰性氣體。分(fen)析過程(cheng)中(zhong)，氮(dan)氣起到(dao)保(bao)護(hu)精密天平(ping)、保(bao)護(hu)加熱(re)元(yuan)件(jian)、傳(chuan)感器(qi)等部件(jian)的(de)作(zuo)用(yong)。
例(li)如，TGA的(de)核(he)心(xin)是(shi)天平(ping)，需(xu)要始(shi)終通(tong)入符(fu)合(he)要求(qiu)的(de)保(bao)護(hu)氣來保(bao)護(hu)天平(ping)，以(yi)防止樣(yang)品(pin)發生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)時，可(ke)能會(hui)產生對(dui)天平(ping)有(you)破壞(huai)作用(yong)的(de)氣(qi)體，以(yi)維(wei)持天平(ping)的(de)平(ping)穩(wen)。
 壹(yi)般作(zuo)為保(bao)護(hu)氣的(de)氮(dan)氣(qi)，要求(qiu)純度高、流量(liang)及(ji)壓力穩(wen)定、不(bu)與樣(yang)品(pin)發生反(fan)應(ying)、不(bu)引起硬(ying)件(jian)損壞(huai)、不(bu)能造(zao)成基(ji)線(xian)漂(piao)移(yi)或(huo)影響(xiang)儀(yi)器(qi)靈敏度，且氣(qi)體安全，不(bu)與熱(re)電偶、坩(gan)堝等(deng)發(fa)生反(fan)應(ying)，沒有(you)爆炸(zha)或中(zhong)毒的(de)風險。
自(zi)20世紀(ji)60年(nian)代(dai)初商(shang)用(yong)熱(re)分析儀(yi)器(qi)問世，熱(re)分(fen)析經(jing)過了(le)50多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，在(zai)樹(shu)脂、塑(su)料、橡(xiang)膠、食品(pin)、藥物(wu)、材(cai)料等(deng)領域(yu)應(ying)用(yong)廣(guang)泛，主(zhu)要用(yong)於(yu)在(zai)研發、工(gong)藝(yi)和(he)質控(kong)等過程(cheng)中(zhong)研究樣(yang)品(pin)的(de)物(wu)理(li)變(bian)化(hua)、不(bu)同類(lei)型的(de)轉(zhuan)變(bian)、填(tian)料及(ji)添(tian)加劑的(de)影響(xiang)、生產(chan)條(tiao)件(jian)的(de)影響(xiang)等(deng)。
熱分(fen)析包括(kuo)了(le)在(zai)受控(kong)溫度程(cheng)序(xu)下研究物(wu)質(zhi)的(de)物(wu)理(li)性質變化與時間(jian)關系的(de)壹(yi)系列技術(shu)。主(zhu)要的(de)熱(re)分(fen)析技術(shu)有(you)差(cha)示掃描(miao)量(liang)熱(re)法(DSC)，熱重分(fen)析法(TGA)，熱(re)機械分(fen)析法(TMA)，和(he)動(dong)態機械分(fen)析法(DMA)等(deng)，研究時使(shi)用(yong)單(dan)壹(yi)技術(shu)或多(duo)種技術結合(he)測(ce)試以(yi)對(dui)樣品(pin)有(you)較為(wei)全(quan)面(mian)的(de)了(le)解(jie)。
氮氣(qi)是熱分析中(zhong)常用(yong)的(de)惰性氣體。分(fen)析過程(cheng)中(zhong)，氮(dan)氣起到(dao)保(bao)護(hu)精密天平(ping)、保(bao)護(hu)加熱(re)元(yuan)件(jian)、傳(chuan)感器(qi)等部件(jian)的(de)作(zuo)用(yong)。
例(li)如，TGA的(de)核(he)心(xin)是(shi)天平(ping)，需(xu)要始(shi)終通(tong)入符(fu)合(he)要求(qiu)的(de)保(bao)護(hu)氣來保(bao)護(hu)天平(ping)，以(yi)防止樣(yang)品(pin)發生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)時，可(ke)能會(hui)產生對(dui)天平(ping)有(you)破壞(huai)作用(yong)的(de)氣(qi)體，以(yi)維(wei)持天平(ping)的(de)平(ping)穩(wen)。
 壹(yi)般作(zuo)為保(bao)護(hu)氣的(de)氮(dan)氣(qi)，要求(qiu)純度高、流量(liang)及(ji)壓力穩(wen)定、不(bu)與樣(yang)品(pin)發生反(fan)應(ying)、不(bu)引起硬(ying)件(jian)損壞(huai)、不(bu)能造(zao)成基(ji)線(xian)漂(piao)移(yi)或(huo)影響(xiang)儀(yi)器(qi)靈敏度，且氣(qi)體安全，不(bu)與熱(re)電偶、坩(gan)堝等(deng)發(fa)生反(fan)應(ying)，沒有(you)爆炸(zha)或中(zhong)毒的(de)風險。
氮(dan)氣對(dui)熱分(fen)析測(ce)試結果的(de)影響(xiang)：
TGA
實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)：
1）樣品(pin)：原料樹(shu)脂
2）方法：溫度範圍50.0˚C - 700.0℃，20.00K/min，N2 50.0 ml/min
結果分析：
圖(tu)二為TGA測(ce)試原料樹(shu)脂的(de)分(fen)解(jie)曲線(xian)，溫度範圍50.0˚C - 700.0˚C，升溫速率(lv)20K/min，70µl氧(yang)化鋁(lv)坩(gan)堝，保(bao)護(hu)氣體氮(dan)氣(qi)流量(liang)為(wei)50ml/min。
正常的(de)TGA曲線(xian)應(ying)如圖(tu)二中(zhong)的(de)黑(hei)色(se)3rd曲線(xian)，個(ge)臺(tai)階(jie)低於(yu)300˚C，有(you)少量(liang)失(shi)重，對(dui)應(ying)的(de)是(shi)少(shao)量(liang)揮發性成分的(de)丟失(shi)。在(zai)300˚C - 350˚C之間出現的(de)是(shi)樹(shu)脂的(de)高(gao)溫分(fen)解(jie)，有(you)較大(da)比(bi)例成分的(de)失(shi)重量(liang)，對(dui)應(ying)於(yu)高分(fen)子的(de)組(zu)分含量(liang)。隨(sui)著(zhe)溫度進壹(yi)步升高(gao)，樣品(pin)會進(jin)壹(yi)步分解(jie)並再(zai)次出現不(bu)同成分的(de)失(shi)重。
但若(ruo)保(bao)護(hu)氣氛(fen)的(de)氮(dan)氣(qi)純度不(bu)夠(gou)，則(ze)會造(zao)成如圖(tu)二中(zhong)的(de)藍(lan)色(se)1st、紅(hong)色2nd 的(de)曲線(xian)結果，樣品(pin)在(zai)高溫分(fen)解(jie)後期與氣(qi)氛(fen)中(zhong)的(de)雜(za)質(zhi)O2發(fa)生反(fan)應(ying)而(er)出(chu)現增(zeng)重，導(dao)致曲線(xian)漂(piao)移(yi)，影響(xiang)結果的(de)判斷(duan)。
因此，選擇(ze)純度可(ke)靠(kao)、供(gong)氣穩(wen)定的(de)氮(dan)氣(qi)發(fa)生器(qi)供(gong)應(ying)氮氣(qi)，可(ke)為儀(yi)器(qi)內(nei)部(bu)提供(gong)穩(wen)定的(de)氣(qi)氛(fen)，保(bao)障(zhang)實(shi)驗(yan)結果的(de)可(ke)靠(kao)性。
DSC
實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)：
1）樣品(pin)：藥物(wu)粉(fen)末(mo)
2）方法：溫度範圍25.0℃ - 180.0℃，10.00K/min，N2 50.0ml/min
結果分析：
圖(tu)三(san)為(wei)DSC測(ce)試藥物(wu)粉(fen)末(mo)的(de)分(fen)解(jie)曲線(xian)，溫度範圍25.0℃ - 180.0˚C，升溫速率(lv)10K/min，40µl鋁(lv)坩(gan)堝，保(bao)護(hu)氣體N2流量(liang)50ml/min。
用(yong)DSC測(ce)試藥物(wu)粉(fen)末(mo)樣(yang)品(pin)時發(fa)生的(de)熱(re)效應(ying)可(ke)以(yi)表征(zheng)此物(wu)質(zhi)的(de)特(te)征。如圖(tu)三(san)所示，隨(sui)著(zhe)程(cheng)序(xu)升溫，樣(yang)品(pin)吸熱(re)，從固(gu)態轉變(bian)為(wei)液態，發生熔(rong)融，熔融過程(cheng)中(zhong)吸(xi)收熱量(liang)1169.36mJ, 熔(rong)融峰為151.16℃，峰形尖銳，分辨(bian)率(lv)高(gao)。
在(zai)良好的(de)氮(dan)氣(qi)氣(qi)氛(fen)保(bao)護(hu)下，其加熱(re)元(yuan)件(jian)、傳(chuan)感器(qi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態良好，可(ke)從圖(tu)中(zhong)看出DSC曲線(xian)其(qi)基(ji)線(xian)穩(wen)定，沒有(you)因氣(qi)流不(bu)穩(wen)而(er)導(dao)致的(de)基(ji)線(xian)波(bo)動(dong)的(de)情(qing)況出現。