热分析技术简介―DSC

热分析技术简介—差示扫描量热仪（DSC）高分子材料分析测试中心刘吉文热分析国际热分析协会（ICTA）热分析定义：在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。ICTA热分析方法DSC质量温度热量尺寸力学声学光学电学磁学ＴＧThermogravimetryDifferentialScanningCalorimetryDSC204F1主要内容DSC的定义基本原理基线与仪器校正实验的影响因素应用实例新功能扩展DSC的定义差示扫描量热法是指在程序控制温度下，测量样品热焓与温度（或时间）的函数关系的一种技术。所有与热效应有关的物理及化学过程都可以用DSC表征.熔点熔融热和结晶热比热玻璃化温度结晶度氧化诱导期相容性反应动力学DSC曲线基本原理功率补偿型(PowerCompensation)在样品和参比品始终保持相同温度的条件下，测定为满足此条件样品和参比品两端所需的能量差，并直接作为信号Q（热量差）输出。热流型(HeatFlux)在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差T，然后根据热流方程，将T（温差）换算成Q（热量差）作为信号的输出。量热仪内部示意图工作原理简图两种DSC的优缺点仪器校正基线校正基线的重要性样品产生的信号及样品池产生的信号必须加以区分；样品池产生的信号依赖于样品池状况、温度等；平直的基线是一切计算的基础。如何得到理想的基线干净的样品池、仪器的稳定、池盖的定位、清洗气；选择好温度区间，区间越宽，得到理想基线越困难；进行基线最佳化操作。温度和热焓校正校正的方法测定标准物质，使测定值等于理论值；标准物质有高纯度的铟、锡、铅、锌等。什么时候需要校正样品池进行过清理或更换；进行过基线最佳化处理后。实验中的影响因素扫描速度的影响：灵敏度随扫描速度提高而增加；分辨率随扫描速度提高而降低。技巧：增加样品量得到所要求的灵敏度；低扫描速度得到所要求的分辨率。扫描速度的影响样品制备的影响样品几何形状；样品与器皿的紧密接触；样品皿的封压；底面平整、样品不外露；合适的样品量（5-10mg)；灵敏度与分辨率的折中。气氛的影响一般使用惰性气体，如Ｎ2、He等；研究氧化反应使用空气；空气切换惰性气体时应需要较长排空时间；气体流速恒定（保护气60ml/min，吹扫气20ml/min）。仪器操作注意事项1.用力过大，造成样品池不可挽救的损坏；2.测试温域选择注意温度上限避免造成样品分解，下限温度一般要高于样品玻璃化温度至少20-30oC；3.还要注意最高温度不能超过坩埚上限（铝样品皿，温度500℃）;4.样品未被封住，引起样品池污染。DSC应用举例测玻璃化转变、熔点和熔融热共混物的相容性热历史效应结晶度的表征增塑剂的影响固化过程的研究测玻璃化转变、熔点和熔融热共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothermicRange:40mW20°C/minHeatingRate:Rate:50Temperature(℃)200HeatFlow热历史效应结晶度的表征u%结晶度=Hm/Href结晶度的表征两种不同结晶度的高密度聚乙烯DSC曲线增塑剂的影响EffectofPlasticizeronMeltingofNylon11HeatFlow100Temperature(℃)220PlasticizedUnplasticized固化过程的研究HeatFlowTgCureOnsetofCureDSCResultsonEpoxyResin0Temperature(℃)300HeatFlow固化过程的研究随着固化度（交联度）的增加，高分子分子量增加，Tg上升。DSCTgAsFunctionofCureTemperatureHeatFlowLessCuredMoreCured固化过程的研究固化度高的环氧树脂，固化热小。环氧树脂完全固化时，观察不到固化热。DSC是评估固化度的有力工具。DecreaseinCureExothermAsResinCureIncreaseTemperatureHeatFlowLessCuredMoreCuredDSC新功能扩展调制DSC：能够区分可逆热流与不可逆热流406080100120140Temperature/°C-0.020.000.020.040.060.08DSC/(mW/mg)[1.3][1.3][1.3]exoTMDSC升温方式淬火PET的调制信号及其平均值（总热流）聚苯乙烯玻璃化转变的总热流、可逆热流和非可逆热流淬火PET的总热流、可逆热流和非可逆热流谢谢！