Приборы для термического анализа: ДСК, ТГА, СТА, дилатометры, ТМА и калориметры

Термический анализ — это группа высокоточных методов, позволяющих изучать поведение материалов при изменении температуры. Современные приборы термического анализа помогают определять температуры фазовых переходов, тепловые эффекты, изменение массы, размеров и механических свойств. Они незаменимы в контроле качества, разработке материалов и научных исследованиях.

В этой статье рассмотрим основные типы оборудования, которое вы можете купить для своей лаборатории: дифференциальные сканирующие калориметры (ДСК), термогравиметрические анализаторы (ТГА), синхронные термические анализаторы (СТА), дилатометры, термомеханические анализаторы (ТМА) и изопериболические калориметры.

1. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК / DSC)

Что измеряет:

• Температуры плавления, кристаллизации, стеклования (Tg)
• Энтальпию (теплоту) фазовых переходов и химических реакций (ΔH)
• Теплоёмкость (Cp)
• Стабильность к окислению (OIT — oxidation induction time)
• Степень отверждения смол и композитов

Основные стандарты: ISO 11357 (все части), ASTM E794, ASTM E793, ASTM D3418, ASTM D3895, DIN 53765

Применение:

• Полимерная промышленность (определение Tg, степени кристалличности, поведения при переработке)
• Фармацевтика (анализ чистоты, полиморфизма ЛС)
• Пищевая промышленность
• Композиты и клеи (контроль отверждения)
• Нано- и строительные материалы

2. Термогравиметрический анализ (ТГА / TGA)

Что измеряет:

• Изменение массы образца в зависимости от температуры и времени
• Температуры разложения, дегидратации, выгорания
• Содержание летучих веществ, золы, остатка после прокаливания
• Скорость термического разложения

Основные стандарты: ISO 11358, ASTM E1131, ASTM D3850, DIN 51006, ISO 9924

Применение:

• Полимеры и пластики (оценка термической стабильности, содержания наполнителей)
• Уголь, биомасса, нефтепродукты
• Фармацевтика (содержание влаги и растворителей)
• Керамика, цемент, металлы
• Экологический контроль (анализ отходов)

3. Синхронный термический анализ (СТА / STA = TGA + DSC одновременно)

Что измеряет: Одновременно: изменение массы + тепловой поток Позволяет точно коррелировать массовые потери с тепловыми эффектами (например, разложение с эндотермическим/экзотермическим пиком)

Основные стандарты: ISO 11358, ASTM E793, DIN 51004, DIN 51006, DIN 51007

Применение:

• Сложные многокомпонентные материалы
• Полимеры с наполнителями
• Фармацевтические субстанции
• Исследования реакций разложения, окисления, горения
• Когда важна экономия времени и точная корреляция данных

4. Дилатометрия (дилатометры / DIL)

Что измеряет:

• Линейное термическое расширение (КТР — коэффициент термического расширения)
• Изменение длины / объёма образца при нагреве/охлаждении
• Температуры фазовых переходов по изменению размеров
• Точка размягчения, усадку при спекании

Основные стандарты: ISO 7991, ASTM E228, DIN 51045

Применение:

• Керамика, стекло, огнеупоры
• Металлы и сплавы
• Композиты и полимеры
• Электроника (подложки, припои)
• Строительные материалы (бетон, кирпич)

5. Термомеханический анализ (ТМА / TMA)

Что измеряет:

• Деформацию под нагрузкой при изменении температуры
• Температуру размягчения, Tg, точку начала течения
• Коэффициент линейного расширения под нагрузкой
• Усадку, ползучесть

Основные стандарты: ISO 11359, ASTM E831, DIN 53752

Применение:

• Полимеры и композиты
• Печатные платы и электронные компоненты
• Клеи, покрытия
• Материалы с низкой температурой размягчения

6. Изопериболические калориметры

Что измеряет:

• Тепловой эффект реакций с высокой точностью (сжигание, растворение, нейтрализация)
• Теплоту сгорания
• Теплоёмкость веществ

Применение:

• Энергетика (теплота сгорания топлива)
• Химия и взрывчатые вещества
• Пищевая промышленность (калорийность продуктов)
• Сертификация материалов

Как выбрать прибор термического анализа?

• Нужно только тепловые переходы → выбирайте ДСК
• Важна потеря массы и состав → ТГА
• Хотите максимум информации за один эксперимент → СТА (TGA-DSC)
• Интересует расширение и размеры → дилатометр или ТМА
• Требуется высокоточная калориметрия реакций → изопериболический калориметр

Современные модели от ведущих производителей (NETZSCH, Linseis, Mettler Toledo, Setaram и др.) соответствуют международным стандартам и позволяют автоматизировать измерения.

Если вам нужно подобрать оптимальный прибор термического анализа под ваши задачи — оставьте заявку. Наши специалисты помогут выбрать модель, рассчитают конфигурацию и расскажут об условиях поставки и обучения персонала.