塑料检测 塑料热重分析

TGA 基本原理与核心指标

TGA 通过高精度天平实时测量样品质量，结合程序控温系统，记录质量随温度或时间的变化曲线（即 TGA 曲线）。分析该曲线可得到两个关键指标：

1. 热分解温度（Td）：通常取质量损失 5% 或 10% 时对应的温度，代表塑料开始显著分解的温度，是衡量热稳定性的核心参数。

2. 残留质量（Char Yield）：样品在高温（如 800-1000℃）下完全分解后剩余的质量，可用于判断塑料中填料（如玻纤、碳酸钙）的含量。

TGA 在塑料分析中的核心应用

TGA 的应用场景围绕塑料的热行为和成分展开，主要包括以下三类：

• 评估热稳定性：对比不同塑料的 Td 值，判断其耐高温能力。例如，工程塑料 PC 的 Td 约为 400℃，远高于通用塑料 PE 的 350℃，更适合高温环境。

• 分析成分组成：通过残留质量计算填料含量。例如，某玻纤增强 PP 在 800℃残留质量为 30%，则可推算玻纤含量约为 30%。

• 鉴别塑料种类：不同塑料的热分解曲线具有特征性。例如，PVC 在 200-300℃会因脱氯出现第一次质量损失，而 PE 仅在 300-400℃有一次连续的分解过程，可通过曲线差异鉴别。

实验操作关键影响因素

为确保 TGA 结果的准确性和重复性，需控制以下 3 个关键变量：

1. 气氛选择：

• 空气或氧气：用于模拟塑料在氧化环境下的分解（如燃烧），适合评估材料的耐氧化稳定性。

• 氮气：用于模拟惰性环境下的热分解，可避免氧化干扰，更准确获取树脂本身的热分解特性。

2. 升温速率：速率过快会导致温度滞后，使测得的 Td 偏高；速率过慢则会延长实验时间。常规塑料分析多采用 10-20℃/min 的升温速率。

3. 样品用量：样品量过多会导致受热不均，分解产物难以快速逸出，影响曲线平滑度；样品量过少则可能因天平灵敏度问题导致误差。通常建议样品量为 5-10mg。