差示掃描量熱法(DSC).ppt

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1、差示掃描量熱法(DifferentialScanningCalorimeter，DSC)DSC定義與分類DSC基本原理和熱譜圖DSC實驗影響DSC因素DSC的應(yīng)用DSC曲線峰面積的確定及儀器校正目錄DSC基本結(jié)構(gòu)差示掃描量熱法定義：在程序控制溫度下，測量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度的一種技術(shù)。分類：根據(jù)所用測量方法的不同1.功率補償型DSC2.熱流型DSCDTA存在的兩個缺點：1）試樣在產(chǎn)生熱效應(yīng)時，升溫速率是非線性的，從而使校正系數(shù)K值變化，難以進行定量；2）試樣產(chǎn)生熱效應(yīng)時，由于與參比物、環(huán)境的溫度有較大差異，三者之間會發(fā)生熱交換，降低了對熱效應(yīng)測量的靈敏度和精確度

2、?！沟貌顭峒夹g(shù)難以進行定量分析，只能進行定性或半定量的分析工作。功率補償型(PowerCompensation)在樣品和參比物始終保持相同溫度的條件下，測定為滿足此條件樣品和參比物兩端所需的能量差，并直接作為信號?Q（熱量差）輸出。熱流型(HeatFlux)在給予樣品和參比物相同的功率下，測定樣品和參比物兩端的溫差?T，然后根據(jù)熱流方程，將?T（溫差）換算成?Q（熱量差）作為信號的輸出。5DSC基本結(jié)構(gòu)DSC基本原理將有物相變化的樣品和在所測定溫度范圍內(nèi)不發(fā)生相變且沒有任何熱效應(yīng)產(chǎn)生的參比物，在相同的條件下進行等溫加熱或冷卻，當樣品發(fā)生相變時，在樣品和參比物之間就產(chǎn)生一

3、個溫度差。放置于它們下面的一組差示熱電偶即產(chǎn)生溫差電勢UΔT，經(jīng)差熱放大器放大后送入功率補償放大器，功率補償放大器自動調(diào)節(jié)補償加熱絲的電流，使樣品和參比物之間溫差趨于零，兩者溫度始終維持相同。此補償熱量即為樣品的熱效應(yīng)，以電功率形式顯示于記錄儀上。功率補償型DSC內(nèi)加熱式，裝樣品和參比物的支持器是各自獨立的元件，在樣品和參比物的底部各有一個加熱用的鉑熱電阻和一個測溫用的鉑傳感器。它是采用動態(tài)零位平衡原理，即要求樣品與參比物溫度，無論樣品吸熱還是放熱時都要維持動態(tài)零位平衡狀態(tài)，也就是要保持樣品和參比物溫度差趨向于零。DSC測定的是維持樣品和參比物處于相同溫度所需要的能量差（

4、ΔW=dH/dt，單位時間內(nèi)的焓變），反映了樣品焓的變化。熱流型DSC外加熱式，采取外加熱的方式使均溫塊受熱然后通過空氣和康銅做的熱墊片兩個途徑把熱傳遞給試樣杯和參比杯，試樣杯的溫度由鎳鉻絲和鎳鋁絲組成的高靈敏度熱電偶檢測，參比杯的溫度由鎳鉻絲和康銅組成的熱電偶加以檢測。由此可知，檢測的是溫差ΔT，它是試樣熱量變化的反映。功率補償式DSC因以兩個獨立爐體分別對試樣和參比物進行加熱,故存在一個較大的缺陷即是使用時間久了后加熱參比物的爐體一直很新,而加熱試樣的爐體因用久了有污染,這樣導(dǎo)致兩個爐體不對稱,進而致使基線漂移。目前,熱流型DSC運用最多。功率補償式DSC以美國Per

5、kin-Elmer公司生產(chǎn)的各種型號DSC儀為主。熱流型DSC以美國TA公司、瑞士Mettler公司、日本島津公司和德國耐馳公司各種型號DSC儀為主。壓片裝樣的原則是盡可能使樣品均勻、密實分布在樣品皿內(nèi)，以提高傳熱效率，減少試樣與皿之間的熱阻。因此要把較大樣品剪成或切成薄片或磨成細顆粒，并盡量鋪平。一般使用的是鋁皿，分成蓋和皿兩部分，樣品放在其中間，用專用卷邊壓制器沖壓而成。聚合物樣品一般使用鋁皿，使用溫度應(yīng)低于500℃，否則鋁會變形。當溫度超過500℃時，可用金、鉑、石墨、氧化鋁皿等。DSC曲線在程序溫度（線性升溫、降溫、恒溫及其組合等）過程中，當樣品發(fā)生熱效應(yīng)時，在樣

6、品端與參比端之間產(chǎn)生了熱流差，通過熱電偶對這一熱流差進行測定。差示掃描量熱測定時記錄的熱譜圖稱之為DSC曲線，其縱坐標是試樣與參比物的功率差dH/dt，也稱作熱流率，單位為毫瓦（mW），橫坐標為溫度（T）或時間（t）。一般在DSC熱譜圖中，吸熱(endothermic)效應(yīng)用凸起的峰值來表征(熱焓增加)，放熱(exothermic)效應(yīng)用反向的峰值表征(熱焓減少)。簡單的DSC熱譜圖熱焓變化率，熱流率(heatflowing)，單位為毫瓦（mW）吸收熱量，樣品熱容增加，基線發(fā)生位移結(jié)晶，放出熱量，放熱峰；晶體熔融，吸熱，吸熱峰向下的為樣品的吸熱峰（典型的吸熱效應(yīng)有熔融、解

7、吸），向上的為放熱峰（典型的放熱效應(yīng)有結(jié)晶、氧化、固化），曲線上的臺階狀拐折（典型的比熱變化效應(yīng)為二級相變，包括玻璃化轉(zhuǎn)變、鐵磁性轉(zhuǎn)變等）。向上放熱溫度DSC實驗一、啟動DSC1.檢查氣路，打開儀器所需氣體。2.檢查DSC和控制器之間的所有連接。確保每個組件都插入到正確的接頭中。3.將儀器電源開關(guān)設(shè)置到“打開”位置。正確開啟電源后，TAInstruments徽標將顯示在觸摸屏上，這表示儀器已經(jīng)可以開始使用了。注意：允許DSC在執(zhí)行實驗之前至少預(yù)熱20分鐘。?根據(jù)需要連接并設(shè)置外部附件（例如，凈化氣體、制冷附件）。如果打算運行低