熱分析-STA(TGA) 熱重分析儀的應用與標準方法ASTM / ISO / JIS

熱分析中的熱重分析儀(TG)主要作為材料在升溫過程或恆溫過程中重量的變化分析, 通常有兩種設計一種是單一功能的Thermogravimetry (TG or TGA)另一種是同步式熱重熱示差分析儀STA(Simultaneous Thermogravimetric Analyze 技術簡寫TG/DSC or TG/DTA), 差異有兩點:

STA同一樣品可以同時得到樣品TG熱重變化訊號及DSC熱示差的吸放熱訊號
另一個很重要的差異在於當樣品分兩次測試測試單一功能儀器時, 兩樣品本身存在差異, 會很容易造成兩種儀器訊號無法比對, 這是同步式STA (TG/DSC or TG/DTA)的優點。

各種不同材料包括不同高分子, 不同陶瓷 , 都會在不同溫度時會有低分子量分子氣化, 裂解,利用不同溫度下的變化可以分析材料的組成成分比例, TG熱重分析儀可以提供成分比例訊號, 但一般無法利用這些訊號得到成份種類, 因此常會使用TG串聯FTIR傅立葉紅外線光譜儀(STA-FTIR)或是TG串聯MS質譜儀(STA-Mass), 來分析裂解成份, 兩種儀器串聯就可以在不同溫度下得到定性的成分及定量的比例。

用途：常見各種膠材的溶劑比例, 低分子量未反應的材料比例, 吸水性分析, 長時間吸水性分析, 絕電材對氧氣的熱穩定性, 碳黑, 石墨比例, 對特定氣體的吸收例如氫氣, 各種在不同溫度下會有重量變化的訊息都可以使用STA同步式熱重熱示差分析儀。

應用領域:

Polymer高分子產業 STA 可以作為材料的成分比例分析, 添加物比例, 溶劑含量, 含水量分析, 殘留灰分及高分子的耐熱溫度測試...
半導體銀膠, 太陽能銀漿領域利用STA 分析數種膠材比例及銀粉比例, 銀粉比例影響導電度, 導熱率, 成本, 是銀膠及銀漿必要瞭解參數, 膠材比例影響交連速度及交連後Tg點的變化。
IC封裝領域 利用STA 測試無機添加物及碳黑比例, 無機添加物例如玻纖, 碳纖, 碳黑, 這些比例影響熱膨脹係數及導熱係數, 最後強度, 應力殘留狀況也影響封裝材長期熱穩定性。
橡膠領域 橡膠因為使用在不同防震頻率下的高Tan delta或不同使用溫度範圍常利用不同橡膠混練產生不同特性的想膠, 利用STA 可以分析不同橡膠比例, 各種添加物比例及碳黑比例。
電絕緣材料 利用STA 加上氧氣分析材料在高溫下含有純氧狀態下反應的時間及溫度, 材料劣化時因為材料開始氧化重量會開始增加, 適合用STA分析。

ASTM D6370 – 99 Standard Test Method for Rubber—Compositional Analysis by Thermogravimetry (TGA)	利用TGA熱重分析儀做橡膠的測試的標準方法
ASTM E2105 - 00 Standard Practice for General Techniques of Thermogravimetric Analysis (TGA) Coupled With Infrared Analysis (TGA/IR)	TG熱重分析儀串聯FTIR傅立葉紅外線光譜儀的標準方法與技術
ASTM D3850 Standard Test Method for Rapid Thermal Degradation of Solid Electrical Insulating Materials By Thermogravimetric Method (TGA)	利用TG熱重分析儀做固體電絕緣材料的標準方法
ASTM C1872 Standard Test Method for Thermogravimetric Analysis of Hydraulic Cement	利用TG熱重分析儀做水硬性水泥的標準方法
ASTM E2550 Standard Test Method for Thermal Stability by Thermogravimetry	利用TG熱重分析儀做熱穩定性測試的標準方法
ASTM E1131 Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry	利用TG熱重分析儀做成份分析測試的標準方法
ASTM E1641 Standard Test Method for Decomposition Kinetics by Thermogravimetry Using the Ozawa/Flynn/Wall Method	利用TG熱重分析儀依據Ozawa / Flynn / Wall法做裂解動力學
ASTM E2402 Standard Test Method for Mass Loss, Residue, and Temperature Measurement Validation of Thermogravimetric Analyzers	利用TG做重量損失, 殘餘量及溫度偵測的標準方法
ASTM E2403 Standard Test Method for Sulfated Ash of Organic Materials by Thermogravimetry	利用TG做有機材料中無機殘留灰份的標準測試方法
ISO 11358 Plastics — Thermogravimetry (TG) of polymers — Part 1: General principles	高分子的TG熱重分析標準方法
JIS K 7120	塑料熱重的測量方法