Dans la famille des instruments d'analyse thermique, l'analyseur thermogravimétrique (TGA) et l'analyseur thermique intégré (STA), bien qu'appartenant à l'équipement de détection des propriétés thermiques des matériaux, présentent des différences significatives dans la conception fonctionnelle, les dimensions de détection et les scénarios d'application. Le premier est un « Expert unidimensionnel» axé sur le changement de qualité, tandis que le second est une « plate - forme d'analyse de systèmes» qui intègre la détection multiparamétrique, et la différence fondamentale entre les deux se reflète dans l'étendue des paramètres de détection, la profondeur des technologies associées et la précision des scénarios applicables.

La différence essentielle entre les fonctions de base est la singularité et la synthèse des paramètres de détection. La fonction principale de l'analyseur thermogravimétrique est de suivre les changements de masse d'une substance à température contrôlée par programme, en enregistrant uniquement la relation fonctionnelle de la masse de l'échantillon en fonction de la température ou du temps (courbe Tg) via une balance de haute précision, ainsi que la courbe de vitesse de changement de masse (DTG), en se concentrant sur les processus de décomposition thermique, de volatilisation, d'oxydation, etc., qui accompagnent les changements de masse. Tandis que l'analyseur thermique intégré est un système combiné d'analyse thermogravimétrique et d'analyse thermique différentielle (DTA) ou de calorimétrie différentielle à balayage (DSC), tout en mesurant les variations de masse, enregistrez de manière synchrone la différence de température (courbe DTA) ou la différence de flux thermique (courbe DSC) entre l'échantillon et le produit de référence, ce qui permet une analyse synchronisée en deux dimensions "masse - énergie". Par exemple, lors de la détection d'un échantillon de plastique, le TGA ne peut déterminer que sa température de décomposition et sa quantité résiduelle, tandis que le STA peut obtenir simultanément les caractéristiques thermiques d'aspiration et d'exothermie pendant la décomposition, ce qui permet d'évaluer plus précisément le mécanisme de décomposition.

La différence de principe technique se reflète dans le degré d'intégration du système de détection. La structure de l'analyseur thermogravimétrique est relativement simple et se compose principalement d'un four à température contrôlée par programme, d'une Microbalance, d'une cellule d'échantillons et d'un système de contrôle de la température, la conception de l'isolation thermique de la balance et du corps du four est la clé pour garantir la précision de la détection, sa résolution massique peut atteindre 0,1 μg. Un analyseur thermique intégré nécessite alors l’intégration de deux systèmes de détection dans le même Four: un module balancier pour la mesure de la masse et un module thermocouple ou capteur de flux thermique pour la mesure de la température / du flux thermique, les deux devant être rigoureusement synchronisés (écart temporel < 10 MS) et les interférences mutuelles éliminées – par exemple, un faible courant généré par la détection du flux thermique ne peut pas affecter le système de compensation électromagnétique du balancier. Cette conception intégrée sophistiquée rend la plage de température du STA généralement légèrement plus étroite que celle du TGA pur (limite supérieure générale de 1500 ° c), mais fournit des informations thermodynamiques plus riches.

La différenciation d'un scénario d'application dépend de la complexité de l'exigence d'analyse. L'analyseur thermogravimétrique est adapté aux scénarios où une seule préoccupation est le changement de qualité: tels que l'évaluation de la stabilité thermique des plastiques (par T5% de température), la détermination de la quantité de carbone accumulée par le catalyseur, l'analyse de la teneur en humidité des aliments, etc. les avantages sont la vitesse de détection rapide (30 à 60 minutes pour une seule expérience), la faible quantité d'échantillon utilisée (5 à 50 mg), l'interprétation intuitive des données. Les Analyseurs thermiques intégrés sont mieux adaptés aux études approfondies nécessitant une corrélation entre les variations de masse et d'énergie: par exemple, dans l'analyse de la transition cristalline d'un médicament, le STA enregistre de manière synchrone la température de transition (signal DSC) et si elle est accompagnée d'une élimination du solvant (signal TGA); Dans l'évaluation des performances de combustion des matériaux composites, la courbe d'apesanteur de combustion et la courbe de vitesse exothermique peuvent être obtenues simultanément, fournissant des données complètes pour l'étude du mécanisme ignifuge. La pratique de l'Institut des matériaux a montré que l'utilisation de STA pour analyser le processus de durcissement de la résine époxy, peut exclure l'interférence de volatilisation par la courbe TGA, ce qui rend le pic d'exothermie de durcissement mesuré par DSC plus précis et réduit l'erreur de DSC seul de 40%.

Il existe également des différences évidentes dans la complexité de l'interprétation des données. Les données TGA ont seulement besoin d'analyser les paramètres tels que la température du point d'inflexion de la masse, la zone de marche en apesanteur, etc., qui convient au contrôle de qualité conventionnel. Les données STA nécessitent alors une corrélation des correspondances des courbes TG - DSC / DTA, par exemple pour déterminer si une étape en apesanteur s'accompagne d'un changement de phase endothermique, nécessitant une analyse spécialisée. En outre, les instruments STA coûtent généralement 1,5 à 2 fois plus cher que les TGA de même niveau et sont plus difficiles à entretenir, de sorte que les TGA restent une option plus rentable pour la détection de la qualité de base.

Les deux ne sont pas des relations alternatives, mais des outils analytiques complémentaires: TGA répond aux besoins de détection de routine avec concentration et STA soutient la recherche mécaniste approfondie de manière intégrée, constituant ensemble une solution complète pour la technologie d'analyse thermique.