综合热分析仪同步采集样品热重与热流信号,气氛条件会显著改变样品氧化、分解、相变过程,气氛控制系统的流量稳定性、气密性、气氛切换精度,直接影响热分析数据重复性。很多测试偏差来源并非样品本身,而是气氛管路控制环节存在误差,因此开展综合热分析仪气氛控制系统校准和测试优化,对提升热分析试验质量有重要价值。
综合热分析仪气氛系统一般包含气源、调压组件、质量流量控制器、管路、炉膛和尾气排放单元。常见问题有管路微量泄漏、流量控制器零点漂移、多气氛切换时炉膛内部气体置换不全、气流在炉膛内分布不均等。这些问题会造成样品局部氧含量偏离设定值,氧化起始温度、失重比例、DSC峰形出现偏移,平行样品测试结果离散度变大。
本次校准流程分为气密性检查、流量单点校准、动态置换验证三个环节。首先关闭仪器出气端,维持管路压力稳定,观测压力衰减速率,排查密封圈、接头、阀门位置的泄漏点。随后使用标准流量计对氮气、空气等常用气氛通道在多个流量点进行比对校准,修正质量流量控制器输出偏差。完成流量校准后,开展气氛切换试验,监测炉膛内气体组分随吹扫时长的变化,确定充分置换需要的吹扫时间,避免残留气体干扰测试。
在校准基础上对测试流程进行优化,区分惰性气氛、氧化气氛测试的吹扫策略。惰性气氛测试前延长预吹扫时长,减少炉膛内部残留空气;氧化测试控制合理气流速率,气流过低会导致反应产物无法及时带出,气流过高会带来明显冷却效应,干扰温度信号。同时规范气瓶输出压力,减少气源压力波动带来的流量扰动。

经过校准与流程优化后的综合热分析仪,同条件平行样品的失重曲线重合度提升,特征温度偏差缩小。这套校准和优化方案可以作为综合热分析仪定期核查的参考方案,适用于高分子、无机粉体、复合材料、含能材料等多种样品的热稳定性测试场景。