专栏名称: PCEC 可持续发展服务

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理化科普 | 热分析中的“双子星”：TGA与DSC

PCEC 可持续发展服务 · 公众号 · · 2025-03-03 08:30

正文

在材料科学的热分析领域中，热重分析——TGA与差示扫描量热法—— DSC 是两种常用的表征方式。它们虽然都与温度相关，但侧重点和应用场景却大不相同。让我们一起来对比它们的原理、功能和适用范围，解锁这两大“热分析利器”的区别与互补之处。

图片来源：PCEC

一、基本原理

TGA（ TermoGravimetric Analysis） 热重分析

核心： 测量样品在程序控温和适用气氛条件下，质量随温度或时间的变化。

工作方式： 通过高精度天平记录样品质量在加热过程中的失重（挥发、分解）或增重（氧化反应）。

输出： 热重曲线（质量vs.温度/时间）。

DSC（Differential Scanning Calorimetry）差示扫描量热法

核心： 测量样品与参比物在升温或降温过程中热流量的差异。

工作方式： 通过热流传感器检测样品吸热（熔融、结晶化）或放热（氧化、固化）的能量变化。

输出： DSC曲线（热流vs.温度/时间）。

总结：TGA告诉你质量变化，DSC告诉你能量变化。

炭黑烧失热重曲线（上）和DSC曲线（下）

二、测量内容

TGA

水分挥发、挥发性组分含量。

热分解温度和失重分解步骤。

氧化增重或残渣含量。

示例： 测定聚合物中填料比例、检测陶瓷原料中的碳酸盐含量等。

DSC

熔点、玻璃化转变温度（ T g) 。

结晶度、相变焓变。

反应热（如固化、氧化）。

示例： 分析塑料的熔融行为、优化合金的热处理工艺等。

对比： TGA给出了样品的质量得失信息，DSC则是能量的吸收和释放。

三、应用案例对比

案例： 研究聚氯乙烯（PVC）热稳定性

TGA： 显示200~300 ℃质量损失率为15% （增塑剂挥发），300~400 ℃

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