Analyse thermique simultanée (TGA DSC)

L’analyse thermogravimétrique (TGA) et la DSC (calorimétrie différentielle à balayage) sont des techniques d’analyse thermique utilisées pour déterminer les propriétés physiques et chimiques d’un matériau en fonction de la température.

La TGA mesure les changements de masse lorsqu’un échantillon est chauffé, refroidi ou maintenu à une température constante. La DSC mesure l’énergie thermique absorbée ou libérée par un échantillon en fonction de la température ou du temps, fournissant des informations sur ses propriétés physiques et chimiques.

Bien que les deux techniques soient excellentes pour caractériser les matériaux, leur combinaison dans un analyseur thermique simultané qui effectue à la fois la TGA et la DSC permet une compréhension plus complète des propriétés des matériaux.

L'analyse TGA DSC, ou Thermal Gravimetric Analysis/Differential Scanning Calorimetry, est une technique importante utilisée dans la caractérisation des matériaux. Elle est couramment utilisée dans la recherche et largement dans les industries des polymères, des produits chimiques, des batteries, des énergies renouvelables, des produits pharmaceutiques et alimentaires .  Un instrument TGA DSC fonctionne sur une large plage de températures, généralement de la température ambiante à 1600 °C.

Les résultats de la TGA fournissent des informations sur la variation de poids d’un échantillon lorsqu’il est chauffé, ce qui est utile pour déterminer la composition, la pureté, la décomposition et la stabilité thermique des matériaux. La DSC fournit des informations sur le flux de chaleur (énergie) entrant ou sortant d’un échantillon lorsqu’il est chauffé, refroidi ou maintenu à une température constante, ce qui est utile pour étudier les événements thermiques tels que la transition vitreuse, les changements de phase et les réactions chimiques. Ces techniques peuvent être combinées en un seul analyseur TGA DSC pour étudier une variété de matériaux, notamment les polymères, les composites, les composants de batteries, les produits chimiques, les métaux, les aliments, les céramiques et les produits pharmaceutiques. Il est particulièrement utile dans les domaines du développement de nouveaux matériaux, de l’analyse des défaillances et du contrôle de la qualité.

Les informations obtenues à partir de l’analyse TGA DSC peuvent donc être utilisées pour optimiser les processus de fabrication, améliorer les performances des produits et garantir la conformité réglementaire. Cela peut également aider à identifier les problèmes de sécurité potentiels, tels que la présence de matières dangereuses ou de réactions inattendues.

Dans l’ensemble, l’analyse TGA DSC est une technique puissante qui fournit des informations détaillées sur un large éventail de propriétés des matériaux, contribuant ainsi à améliorer la qualité et la sécurité. Cela peut faciliter l’identification, la sélection des matériaux, la conception et l’optimisation dans de nombreux secteurs, ainsi que faciliter la recherche universitaire et industrielle.

L’analyse TGA DSC est largement utilisée dans l’industrie pharmaceutique pour caractériser les substances médicamenteuses, les ingrédients actifs (API), les excipients et les formulations.

La TGA peut déterminer la teneur en humidité, la pureté et la stabilité d’une substance, ainsi que mesurer la dégradation et la décomposition des formulations dans différentes conditions. La DSC, quant à elle, peut être utilisée pour examiner le comportement thermique des substances médicamenteuses et des excipients, y compris la fusion, la cristallisation, la température de transition vitreuse et les interactions.

Ces techniques jouent un rôle essentiel dans le développement de formulations, les tests de stabilité et le contrôle de la qualité dans l’industrie pharmaceutique. Vous trouverez plus d’informations dans le web-séminaire gratuit, Analyse thermique des produits pharmaceutiques.

Les analyseurs thermiques simultanés TGA DSC de METTLER TOLEDO offrent plusieurs fonctions d’automatisation avancées pour augmenter l’efficacité. L’équipement TGA DSC est conçu pour s’intégrer de manière transparente au robot d’analyse thermique des échantillons, qui traite automatiquement jusqu’à 34 échantillons, même si chaque échantillon nécessite une méthode, un type de creuset et une évaluation différents. Une fois programmé, le robot d’échantillonnage fonctionne automatiquement et de manière fiable, sans intervention manuelle, ce qui simplifie votre flux de travail et augmente votre efficacité.

De plus, le logiciel STAR^e offre encore plus de fonctions d’automatisation qui permettent de gagner du temps. Les opérations suivantes peuvent être effectuées automatiquement : utilisation de limites prédéfinies pour une évaluation cohérente des courbes, l’évaluation et le suivi des résultats, des comparaisons de courbes, l’envoi des résultats à des tables spécifiques aux matériaux, des ajustements FlexCal™ permettant de gagner du temps et des rapports. Tout cela en garantissant la conformité avec les réglementations de l’industrie, telles que 21 CFR Part 11.

L’analyse simultanée TGA DSC n’est qu’une des nombreuses techniques d’analyse thermique qui peuvent être utilisées pour étudier les propriétés physiques et chimiques d’un matériau. D’autres techniques incluent l’analyse thermomécanique (TMA) et l’analyse mécanique dynamique (DMA). Chaque technique a ses propres forces et limites. Le choix de la technique dépend des propriétés spécifiques étudiées.

L’analyse TGA DSC est une technique polyvalente, qui fournit des informations sur la composition des matériaux, la stabilité thermique, les transitions et les réactions chimiques

L’analyse TGA DSC peut être utilisée pour le contrôle de la qualité dans les processus de fabrication en fournissant des informations sur les propriétés physiques et chimiques d’un matériau, ainsi que sur son comportement thermique, à toutes les étapes du processus de production. Par exemple, il peut être utilisé pour inspecter ou identifier les matières premières entrantes lors de leur livraison à une usine de production, pour vérifier les matériaux partiellement finis pendant la production et pour l’inspection de la qualité du produit fini.

La TGA est particulièrement utile pour déterminer la pureté et la composition des matériaux.  La DSC est utilisée pour confirmer le comportement thermique correct d’un matériau à la température souhaitée, comme la transition vitreuse, la fusion et le durcissement. Lorsque TGA et DSC sont combinés dans une analyse thermique simultanée, ils fournissent une analyse plus détaillée et plus complète du matériau.  Dans l’ensemble, ces techniques peuvent aider à assurer l’uniformité et la qualité des processus de fabrication en identifiant rapidement les problèmes potentiels et en permettant d’apporter des ajustements.

Combiné à l’option de contrôle qualité du logiciel STAR^e pour la comparaison automatisée des courbes, le suivi et la surveillance des statistiques, l’analyseur TGA DSC est un outil inestimable dans le processus de fabrication.

L’analyse TGA DSC peut être utilisée pour étudier un large éventail de matériaux, notamment les polymères, les composites, les métaux, les céramiques, les adhésifs, les huiles, les produits pharmaceutiques, les aliments, les biopolymères et les biocarburants. Cette technique est particulièrement bénéfique pour l’étude des matériaux qui présentent des changements de masse à la suite d’un changement de température ou d’atmosphère. Les méthodes TGA DSC sont très sensibles aux modifications même mineures des propriétés des matériaux, ce qui en fait un outil précieux pour la caractérisation des matériaux dans les environnements de recherche et de contrôle de la qualité.

L’application de la TGA seule est généralement plus limitée que la DSC car elle ne fournit que le changement de poids d’un matériau, plutôt que d’afficher le flux de chaleur endothermique et exothermique à l’intérieur ou à l’extérieur de l’échantillon. Par exemple, la fusion est une réaction endothermique, mais il n’y a pas de changement de poids de l’échantillon, de sorte qu’il ne peut pas être détecté par la TGA seule. La TGA seule est principalement utilisé pour étudier la décomposition, la stabilité thermique et la pureté des matériaux, mais ne peut pas détecter les changements de phase. Les fonctions simultanées TGA DSC fournissent beaucoup plus d’informations sur un matériau.