美国TA蒸汽吸附分析仪Discovery SA
TA仪器还提供精心设计的蒸汽吸附分析仪 - 生产效率高，精度佳，湿度控制范围广。
应用行业
制药
水或水分通常出现在医药产品中。原料药的吸水特性是一种固有特性。原材料或医疗产品在加工和存储过程中都会暴露于水蒸气中。水分会影响活性药物成分和赋形剂，从而显着改变药物的功效和耐受性。为此，必须准确了解水分的吸收能力。要想保护物质免遭水分导致的不良变化的影响，唯一方法就是限制物质暴露于非临界的湿度水平。
美国药典委员会(USP)通则<1241>将水-固体相互作用描述为吸附。水吸附程度会影响药物的结晶度、渗透性和熔点。对于非晶态材料，水的存在会显着改变玻璃态转化温度等整体特性，甚至引发向晶形的转变。此外，水还会促进水解，诱导药物降解。虽然原料药中的水不会作为杂质进行处理，但还应尽可能对其采取严格的监测和控制。
评估吸湿性
材料吸收水蒸气的能力通常被称为吸湿性。材料的这一特性是在常温情况下，在称重样品质量的同时改变 RH 值测得的。通过这些数据，可以评估水分对药物材料特性的潜在影响。在选择开发药物时，这些数据还可充当标准。下表对《欧洲药典》推荐的药物的吸湿性进行分类。
水吸附数据通常用于初试筛选过程，以识别吸湿性较低的药物候选物。
在下图中，布洛芬在 25℃ 时对水蒸气的吸附和解吸显示为相对湿度函数。根据分类表，它被认为是具有中等吸湿性的物质。
吸湿性分类 | 25℃ 下，80% RH 时的水吸附率 wt% |
无吸湿性 | 0 – 0.12 |
吸湿性弱 | 0.2 – 2.0 |
吸湿性中等 | 2.0 – 15.0 |
吸湿性强 | >15.0 |
聚合物
聚合物材料广泛应用于消费品的制造过程中，也被经常用作包装材料。许多聚合物本身就自带有吸附周围潮湿环境中水的功能。经证实，吸附的水可充当塑化剂，从而降低玻璃态转化温度和机械强度。然而，吸附的水还会导致聚合物结构发生
不可逆的降解。
根据用于评估聚合物-水相互作用的 ASTM、ISO 等技术标准，建议采用重力蒸气吸附测量。Discovery SA 测量聚合物材料在暴露于受控 RH 的情况下，重量增加时水吸附情况，从而评估材料的吸湿稳定性。水吸收或释放的动力学是聚合物材料水渗透性的特征，可从连续记录的重量数据中提取出来。
电子设备用聚合物的水解稳定性
在电子设备的制造过程中，水吸附相关的可靠性问题变得越来越重要。通过使用先进的聚合物基材料，可集成更多功能，进一步减少产品尺寸。一旦暴露于环境湿度中，必须确保材料属性的完整性。
Kapton 是一种可在宽温度范围内，干燥条件下保持稳定的聚酰亚胺聚合物。Kapton 用作柔性电子元件印刷电路的基材和易碎的静电敏感部件的绝缘保护层。Kapton 具有极高的耐水解性，因此，与其他常用的聚酰亚胺材料相比，提供的电气、化学和机械性能更好。
食品
含水量是食品行业考虑的一个关键因素。产品的水分含量会影响产品的质地、保质期、加工难度、生产成本等。一旦食品中的含水量增加，就会使酥脆的食品变软，新鲜的意大利面变得粘乎乎的，不好处理。另一方面，如果产品太干，缺少水分，就会使其变脆，变硬，咬不动。此外，微生物活动也很喜欢食品中的可用水分。含水量丰富的食品很容易遭受微生物的攻击，使其腐烂，变坏。因此，食品材料的保质期由食品中的含水量确定。
通过开发合适的配方，设定处理和存储条件，制造商可控制食品从大气中吸收的水分。水分吸附受控且状态良好的食品不仅可以保持味道和所需质地，还能延长保质期，增强客户体验。
评估保质期和存储稳定性
玉米片的脆度是人体感官体验其是否好吃的重要属性之一。玉米片开封后，应妥善保存。这需要较低湿度水平下的低水分吸附环境。在高湿度下，水分吸附能力会大大增强，使玉米片在被食用前其中包含的牛奶渗透到玉米片中。
下图显示的是玉米片在 25℃ 和 40℃ 时测量得出的水蒸气吸附和解吸数据比较。在这两个温度条件下，只要水分吸附能力较低，不超过 40%Rh，吸附等温线都能表现所需的 III 类形状。这表明，在该研究范围内，玉米片的存储稳定性受温度的影响不大。
评估玉米淀粉的吸湿性
淀粉是谷类食品中重要的生物聚合物成分之一，这在很大程度上决定了谷类食品的吸湿性。此外，很多食品产品也使用淀粉，而淀粉的保存则主要取决于它的吸湿性。淀粉具有多种功能，且具可变性，因此，也被用于包装材料、生物技术、香料、纺织品和医药产品的生产过程中。
下图显示的是玉米淀粉在 25℃ 时测量得出的随 RH 变化而变化的水蒸气吸附和解吸情况。II 类连续吸附等温线和相对较小的迟滞都是玉米淀粉具有的特征。
建筑材料和吸附材料
建筑材料的水分吸附能力是提高耐久性、设计低能耗建筑结构、实现有效浸渍的关键因素。居住舒适度和幸福感主要是与水分吸附能力受控的材料相关。
湿度和水分被视为是与建筑结构的可靠性和正常运行高度相关的因素之一。尤其是建筑材料的水分吸附能力，它对石头、水泥、木材和绝缘材料具有非常重要的意义。水分受损是限制建筑物使用寿命的一个重要因素。同样，从建筑物外部结构注入水分可能会对室内空气质量和空调负荷产生重大影响。
水蒸气吸附等温线是用于分析建筑物环境与室内空气之间材料的吸湿性和水分输送的一个主要参数之一。
评估木材的水吸附性
木材是一种重要的自然资源，也是一种用于建筑和施工应用的多功能材料。木材的结构特性随含水量发生变化，而且它会自然腐烂。因此，有必要了解木材的水吸附能力随湿度变化而发生的变化。
木材的保护可通过防止水进入木材，以及密封木材表面防止水分吸入等方式实现。木材对自然腐烂的敏感性以及木材是否适用于建筑施工的分析可通过蒸汽吸附测量进行。
吸附剂和催化剂
要想实现具成本化的节能型净化和储气工艺，必须开发出耐水吸附材料和耐水吸附工艺。通过测量得出的材料水蒸气吸附等温线是提高材料性能的关键信息。吸附材料广泛用于各种工业和环境应用中，包括混合物的净化和分离、干燥、催化、污染控制等。大部分材料都采用高比表面积的多孔质地。在很多分离应用中（干燥除外），没人认为水是一种需要吸附的污染物。吸附的水会妨碍吸附能力，降低材料的效率。新型金属有机框架(MOF)等一些吸附材料的孔隙率极高，因此，具有出色的气体存储和净化能力，但是，一旦出现水，就会不稳定。
亲水吸附材料的水吸附性
沸石是一种微孔铝硅酸盐矿物质。它具有负电荷蜂窝状微孔框架，会将水分吸附到该框架内。沸石自然形成，也可通过工业大规模生产。A 型沸石在工业上用于天然气干燥、脱硫、以及氮氧分离。
沸石由于其极性，可在低 RH 时瞬间吸附水分。这种行为如图中典型的陡峭 I 类等温线所示。Discovery SA 以小增量控制 RH，从而分析等温线的突增分支。
