DSC(差示扫描量热仪)实验室教学课件.ppt

1、重要热分析技术：差热分析差热分析（DTA=Differential Thermal Analysis）差示扫描量热法差示扫描量热法（DSC）热重分析热重分析（TGA=Thermogravimetric Analysis）逸出气体分析逸出气体分析（EGA=Evolved Gas Analysis）热机械分析热机械分析（TMA=Thermomechanical Analysis）动态热机械分析仪动态热机械分析仪（DMA=Dynamic Mechanical Analysis）热光分析热光分析（TOA=Thermooptical Analysis）化学发光化学发光（TCL=Thermochemilu

2、minescence）在程序温度（升降恒温及其组合）过程中在程序温度（升降恒温及其组合）过程中，测量样品与参考物，测量样品与参考物之间的之间的热流差热流差，以表征所有与热效应有关的物理变化和化学变化。，以表征所有与热效应有关的物理变化和化学变化。 玻璃化转变玻璃化转变 熔融、结晶熔融、结晶 熔融热、结晶热熔融热、结晶热 共熔温度、纯度共熔温度、纯度 物质鉴别物质鉴别 多晶型多晶型 相容性相容性 热稳定性、氧化稳定性热稳定性、氧化稳定性 反应动力学反应动力学 热力学函数热力学函数 液相、固相比例液相、固相比例 比热比热DSC 原理原理应用：应用：热流型热流型 DSCt0TdtKHK = f (温

3、度温度,热阻热阻, 材料性质材料性质,) 样品热效应引起参比与样品之间的热流不平衡样品热效应引起参比与样品之间的热流不平衡 由于热阻的存在，参比与样品之间的温度差（由于热阻的存在，参比与样品之间的温度差（ T ）与热流差成一定）与热流差成一定的比例关系。将的比例关系。将T 对时间积分，可得到热焓：对时间积分，可得到热焓：XTAQ硬件部分气体出口气体出口空气冷却空气冷却保护气氛保护气氛参比参比样品样品热流传感器热流传感器炉腔炉腔机械冷却机械冷却吹扫气氛吹扫气氛液氮液氮 / 气氮冷却气氮冷却DSC204F1 结构结构气体：气体： 两路吹扫气，一路保护气两路吹扫气，一路保护气 可实现气体的自由切换可

4、实现气体的自由切换制冷方式：制冷方式： 空气制冷空气制冷室温室温 机械制冷机械制冷- 85 液氮制冷液氮制冷-180 DSC的前身是差热分析的前身是差热分析DTA差热曲线峰的形成差热曲线峰的形成记录的是温差信号记录的是温差信号峰面积没有热焓意义峰面积没有热焓意义DSC vs DTAXTAQ 工作原理差别工作原理差别DTADSC只能测试只能测试T信号，无法建立信号，无法建立H与与T之间的联系之间的联系测试测试T信号，并建立信号，并建立H与与T之间的联系之间的联系t0TdtKHDSC 传感器传感器DTA/SDTA 传感器传感器DSC vs DTA 传感器的结构差别传感器的结构差别DSC传感器类型传

5、感器类型t tm m传感器，响应速度最快，具有非常理想的峰分离能力传感器，响应速度最快，具有非常理想的峰分离能力 传感器，传感器，灵敏度为普通传感器的十几倍灵敏度为普通传感器的十几倍 DSC附件附件为了适应千变万化的各种样品，避为了适应千变万化的各种样品，避免样品与坩埚材料之间的不相兼容免样品与坩埚材料之间的不相兼容，配备了多种不同材质不同特点的，配备了多种不同材质不同特点的坩埚。坩埚。其中的几种坩埚图示如下：其中的几种坩埚图示如下：DSCDSC的类型及其基本原理的类型及其基本原理DSC的类型： 根据所用测量方法的不同，分为根据所用测量方法的不同，分为： 热流型热流型(Heat Flux)(H

6、eat Flux) 功率补偿型功率补偿型(Power Compensation)(Power Compensation) 调制热流型调制热流型(Modulated Heat Flux)(Modulated Heat Flux)热流型热流型(Heat Flux)(Heat Flux) 在给予样品和参比品在给予样品和参比品相同的功率相同的功率下，测定样品和下，测定样品和参比品两端的参比品两端的温差温差 T T，然后根据热流方程，将然后根据热流方程，将 T T（温差）换算成（温差）换算成 Q Q（热量差）作为信号的输出。（热量差）作为信号的输出。 热流型热流型DSCDSC 与与DTADTA仪器十分相

7、似，是一种定量的仪器十分相似，是一种定量的DTADTA仪器。仪器。 不同之处在于试样与参比物托架下，置一电热片，不同之处在于试样与参比物托架下，置一电热片，加热器在程序控制下对加热块加热，其热量通过加热器在程序控制下对加热块加热，其热量通过电热片同时对试样和参比物加热，使之受热均匀。电热片同时对试样和参比物加热，使之受热均匀。特点：特点：基线稳定基线稳定高灵敏度高灵敏度热流式热流式 DSC - DSC - 工作原理工作原理假设假设: : 1, 1, 传感器绝对对称，传感器绝对对称，Tfs = TfrTfs = Tfr， Rs = Rr = RRs = Rr = R2, 2, 样品和参比端的热容

8、相等样品和参比端的热容相等Cpr-CpsCpr-Cps3, 3, 样品和参比的加热速率永远相同样品和参比的加热速率永远相同4, 4, 样品盘及参比盘的质量（热容）相等样品盘及参比盘的质量（热容）相等5, 5, 样品盘、参比盘与传感器之间没有热阻或热样品盘、参比盘与传感器之间没有热阻或热 阻相等阻相等 RTRTTRTTTTRrTTRTTQQQrsfrrfssfrrsfssrs功率补偿型功率补偿型(Power Compensation)(Power Compensation) 在样品和参比品始终在样品和参比品始终保持保持相同温度相同温度的条件下，的条件下，测测定定为满足此条件样品和参比品两端所需的

9、为满足此条件样品和参比品两端所需的能量差能量差，并直接作为信号并直接作为信号 Q Q（热量差）（热量差）输出。输出。 DSC功率补偿型功率补偿型功率补偿的原理功率补偿的原理 当试样发生热效应时，如放热，试样温度当试样发生热效应时，如放热，试样温度高于参比物温度，放置在它们下面的一组高于参比物温度，放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势，经差热放大器差示热电偶产生温差电势，经差热放大器放大后送入功率补偿放大器，功率补偿放放大后送入功率补偿放大器，功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流，使试样大器自动调节补偿加热丝的电流，使试样下面的电流减小，参比物下面的电流增大。下面的电流减小，参比物下面的

10、电流增大。降低试样的温度，增高参比物的温度，使降低试样的温度，增高参比物的温度，使试样与参比物之间的温差试样与参比物之间的温差TT趋与零。上述趋与零。上述热量补偿能及时、迅速完成，使试样和参热量补偿能及时、迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。比物的温度始终维持相同。 动态零位平衡原理动态零位平衡原理样品与参比物温度，不论样品是吸热还是放热，样品与参比物温度，不论样品是吸热还是放热，两者的温度差都趋向零。两者的温度差都趋向零。 T=0dtdHdtdQdtdQdtdHdtdQdtdQWrsrs-单位时间给样品的热量单位时间给样品的热量-单位时间给参比物的热量单位时间给参比物的热量-热焓变化

11、率热焓变化率DSCDSC测定的是维持样品与参测定的是维持样品与参比物处于相同温度所需要比物处于相同温度所需要的能量差的能量差W（ ）, ,反映反映了样品热焓的变化。了样品热焓的变化。dTdH功率补偿型功率补偿型DSCDSC仪器的主要特点仪器的主要特点q 1.1.试样和参比物分别具有独立的加热器和传感器。试样和参比物分别具有独立的加热器和传感器。整个仪器由两套控制电路进行监控。一套控制温整个仪器由两套控制电路进行监控。一套控制温度，使试样和参比物以预定的速率升温，另一套度，使试样和参比物以预定的速率升温，另一套用来补偿二者之间的温度差。用来补偿二者之间的温度差。q 2.2.无论试样产生任何热效应

12、，试样和参比物都处无论试样产生任何热效应，试样和参比物都处于动态零位平衡状态，即二者之间的温度差于动态零位平衡状态，即二者之间的温度差 T T等等于于0 0。这是这是DSCDSC和和DTADTA技术最本质的区别。技术最本质的区别。高分辨率高分辨率更快的响应时间和冷却速度更快的响应时间和冷却速度精确的温度控制和测量精确的温度控制和测量特点特点温度校正温度校正热电偶测量温度与样品实际温度之间存在一定偏离热电偶测量温度与样品实际温度之间存在一定偏离 坩埚导热性能坩埚导热性能 气氛的导热性能气氛的导热性能 热电偶的老化程度热电偶的老化程度其偏离程度取决于：其偏离程度取决于： 多点拟合法多点拟合法 测试

13、多个不同熔点的标准物质，将实测熔点（测试多个不同熔点的标准物质，将实测熔点（DSC, DTA, cDTA.）与相应理论熔点作比较，得到温度校正）与相应理论熔点作比较，得到温度校正曲线（曲线（TT） 。只有采用多点拟合法才能实现准确的温度校正只有采用多点拟合法才能实现准确的温度校正温度校正温度校正灵敏度校正灵敏度校正 适用仪器：适用仪器：DSCDSC，STASTA（DSC-TGDSC-TG联用）联用）灵敏度校正灵敏度校正参比热电偶与样品热电偶之间的信号差参比热电偶与样品热电偶之间的信号差仪器仪器V*s/mgmW*s/mgJ/g实际物理意义上的热效应（热焓）实际物理意义上的热效应（热焓）灵敏度校正

14、：灵敏度系数灵敏度校正：灵敏度系数V/mW校正方法：多点拟合法、比热法校正方法：多点拟合法、比热法 多点拟合法（热焓校正）多点拟合法（热焓校正） 测试多个不同熔点的标准物质，将熔融实测信号测试多个不同熔点的标准物质，将熔融实测信号V*s/mg与与熔融热焓熔融热焓mW*s/mg作比较，得到温度校正曲线（作比较，得到温度校正曲线（V/mWT）。）。灵敏度校正灵敏度校正 比热法（热流校正）比热法（热流校正） 使用比热标样，以使用比热标样，以“样品样品+修正修正”模式（基线扣除模式）进行模式（基线扣除模式）进行动态升温测试，使用各温度下的动态升温测试，使用各温度下的DSC相对信号高度（单位相对信号高度

15、（单位v/mg）与）与Cp *HR（单位（单位mW/mg）进行比较计算，得到灵敏）进行比较计算，得到灵敏度曲线：度曲线：0102030405060时间 /min0.250.300.350.400.450.50DSC /(uV/mg)-1000100200300400500温度 /Sapphire样品称重：85.06mg升温速率：10K/min气氛：N2坩埚：Al，加盖扎孔 放热比热法适用范围：金属炉体（比热法适用范围：金属炉体（Pt, PtRh, Ag等，不适用于等，不适用于SiC炉体）炉体）不透明坩埚（不透明坩埚（PtRh、Al、石墨等，不用、石墨等，不用Al2O3坩埚）坩埚）灵敏度校正灵敏

16、度校正仪器操作仪器操作l 仪器可一直处于开机状态，尽量避免频繁开机关机仪器可一直处于开机状态，尽量避免频繁开机关机 l 仪器应至少提前仪器应至少提前1小时开机小时开机 l 尽量避免在仪器极限温度尽量避免在仪器极限温度附近进行恒温操作附近进行恒温操作l 试验完成后，必须等炉温降到试验完成后，必须等炉温降到200 C以下后才能打开炉体以下后才能打开炉体 样品与坩埚样品与坩埚l 测试样品及其分解物绝对不能与测量坩锅发生反应测试样品及其分解物绝对不能与测量坩锅发生反应具体措施：具体措施：实验前应对样品的组成有大致了解实验前应对样品的组成有大致了解如有危害性气体产生，实验要加大吹扫气的用量如有危害性气体

17、产生，实验要加大吹扫气的用量l 测试样品及其分解物不能对传感器测试样品及其分解物不能对传感器、热电偶造成污染、热电偶造成污染 铝坩锅测试，测试终止温度不能超过铝坩锅测试，测试终止温度不能超过600 C 绝对避免使用铂坩锅进行测试金属样品绝对避免使用铂坩锅进行测试金属样品 金属样品的测试需查蒸气压温度表格金属样品的测试需查蒸气压温度表格DSC 炉体已经发生污染：炉体已经发生污染：清洗步骤：清洗步骤：1. 使用棉花棒蘸上酒精轻轻擦洗使用棉花棒蘸上酒精轻轻擦洗2. 使用大流量惰性吹扫气氛空烧至使用大流量惰性吹扫气氛空烧至600C3. 在日常使用温度范围内进行基线的验证测试。在日常使用温度范围内进行基

18、线的验证测试。 若基线正常无峰，传感器一般仍可继续使用。若基线正常无峰，传感器一般仍可继续使用。4. 使用标样使用标样In与与Zn进行温度与灵敏度的验证测试，若温度与进行温度与灵敏度的验证测试，若温度与 热焓较理论值发生了较大偏差，需要重新进行校正。热焓较理论值发生了较大偏差，需要重新进行校正。污染清理污染清理适宜实验条件的选择：适宜实验条件的选择：热分析实验技巧 升温速率升温速率 样品用量样品用量 实验气氛实验气氛 坩埚的选取坩埚的选取 样品温度控制（样品温度控制（STC） DSC 基线基线 TG 基线（浮力效应）基线（浮力效应） 制样方式制样方式实验条件的选择 升温速率升温速率NETZSC

19、H Thermokinetics Decomposition of DPOP-PPV450500550600650700Temperature/癈60708090100Mass/% 10.3 K/min 5.2 K/min 2.6 K/min 1.0 K/min快速升温：快速升温：使使DSC峰形变大峰形变大特征温度向高温漂移特征温度向高温漂移相邻峰或失重台阶的分离能力下降相邻峰或失重台阶的分离能力下降慢速升温：慢速升温：有利于相邻峰或相邻失重平台的分离有利于相邻峰或相邻失重平台的分离DSC/DTA峰形较小峰形较小 热分析领域常用升温速率是热分析领域常用升温速率是10K/min 利用多个不同升温

20、速率下得到的一系列测试结利用多个不同升温速率下得到的一系列测试结果，可进行动力学分析果，可进行动力学分析 在存在竞争反应路径的情况下，不同的升温速在存在竞争反应路径的情况下，不同的升温速率得到的终产物组成可能不同率得到的终产物组成可能不同不同升降温速度测得的数据不具可比性一般情况下，以较小的样品量为宜。热分析常用的样品量为一般情况下，以较小的样品量为宜。热分析常用的样品量为5 515mg15mg。实验条件的选择2. 样品量样品量样品量小：样品量小：所测特征温度较低，更所测特征温度较低，更“真实真实” 有利于气体产物扩散有利于气体产物扩散 相邻峰（平台）分离能力增强相邻峰（平台）分离能力增强DS

21、C 峰形也较小峰形也较小样品量大：样品量大：能增大能增大 DSC DSC 检测信号检测信号峰形加宽峰形加宽峰值温度向高温漂移峰值温度向高温漂移峰分离能力下降峰分离能力下降样品内温度梯度较大样品内温度梯度较大气体产物扩散亦稍差。气体产物扩散亦稍差。在样品存在不均匀性的情况下，可能需要使用较大的样品量才具有代表性。在样品存在不均匀性的情况下，可能需要使用较大的样品量才具有代表性。 样品量样品量：一般用量为：一般用量为5-15mg5-15mg 样品量样品量少少，分辨率，分辨率高高，但灵敏度，但灵敏度低低，峰温偏，峰温偏低低。 样品量样品量多多，分辨率，分辨率低低，但灵敏度，但灵敏度高高，峰温偏，峰温

22、偏高高。综合以上两点：综合以上两点： 提高对微弱的热效应的检测灵敏度：提高升温速率提高对微弱的热效应的检测灵敏度：提高升温速率 加大样品量加大样品量 提高微量成份的热失重检测灵敏度：加大样品量提高微量成份的热失重检测灵敏度：加大样品量 提高相邻峰（失重平台）的分离度：慢速升温速率提高相邻峰（失重平台）的分离度：慢速升温速率 小的样品量小的样品量实验条件的选择实验条件的选择3. 制样方式制样方式块状样品：建议切成薄片或碎粒块状样品：建议切成薄片或碎粒粉末样品：使其在坩埚底部铺平成一薄层粉末样品：使其在坩埚底部铺平成一薄层堆积方式：一般建议堆积紧密，有利于样品内部的热传导堆积方式：一般建议堆积紧密

23、，有利于样品内部的热传导 对于有大量气体产物生成的反应，可适当疏松堆积对于有大量气体产物生成的反应，可适当疏松堆积试样和参比物试样和参比物 试样试样：除气体外，固态，液态样品都可测：除气体外，固态，液态样品都可测定。定。 装样装样：尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底：尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底部，以减少试样与器皿间的热阻。部，以减少试样与器皿间的热阻。 坩埚坩埚：高聚物一般使用：高聚物一般使用铝坩埚铝坩埚，使用温度，使用温度低于低于500500， 参比物参比物：必须具有：必须具有热惰性热惰性，热容量和导热，热容量和导热率应和样品匹配。一般为率应和样品匹配。一般为 ，样品量少，样品量少时可放一时

24、可放一空坩埚空坩埚。实验条件的选择4 4. . 气氛气氛 气氛类别：气氛类别： 动态气氛动态气氛 静态气氛静态气氛 真空真空从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度，一般推荐使用动态从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度，一般推荐使用动态吹扫气氛。吹扫气氛。 若需使用真空或静态气氛，须保证反应过程中的释出气体无危害性。若需使用真空或静态气氛，须保证反应过程中的释出气体无危害性。 对于高分子对于高分子TG测试，在某些场合使用真空气氛，测试，在某些场合使用真空气氛，能够降低小分子添加剂能够降低小分子添加剂 的沸点的沸点，达到分离失重台阶的目的。，达到分离失重台阶的目的。NR/SBR 橡胶中增

25、塑剂的分解Mass loss / %增塑剂增塑剂质量损失: -9.87 %天然橡胶天然橡胶 NR质量损失: -38.81 %丁苯橡胶丁苯橡胶 SBR质量损失: -14.79 %Temperature / CDTG % / minSample:NR/SBRSample mass:20.64 mgCrucible:Pt openHeating rate:20 K/minAtmosphere: N2将将 NR/SBR NR/SBR 共混橡胶材料，在共混橡胶材料，在 N2 N2 气氛下按照标准的气氛下按照标准的 TG TG 方法进行分析，增塑方法进行分析，增塑剂的失重量为剂的失重量为 9.87%9.8

26、7%。（增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠）。（增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠）NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解Mass loss / %DTG % / minTemperature / C增塑剂增塑剂mass loss: - 13.10 %天然橡胶天然橡胶 NRmass loss: - 36.97 %丁苯橡胶丁苯橡胶 SBRmass loss: - 10.33 %Sample:NR/SBRSample mass:20.64 mgCrucible:Pt openHeating rate:20 K/minAtmosphere: VACUUM将该样品在真空下进行测试，由于增塑剂沸点的降低，挥发

27、温度与橡胶分解温将该样品在真空下进行测试，由于增塑剂沸点的降低，挥发温度与橡胶分解温度拉开距离，得到了更准确的增塑剂质量百分比：度拉开距离，得到了更准确的增塑剂质量百分比：13.10%。 常用气氛：常用气氛：N2: 常用惰性气氛常用惰性气氛Ar: 惰性气氛，多用于金属材料的高温测试。惰性气氛，多用于金属材料的高温测试。He: 惰性气氛，因其导热性好，有时用于低温下的测试。惰性气氛，因其导热性好，有时用于低温下的测试。Air: 氧化性气氛，可作反应气氛。氧化性气氛，可作反应气氛。O2: 强氧化性气氛，一般用作反应气氛。强氧化性气氛，一般用作反应气氛。考虑气氛在测试所达到的最高温度下是否会与热电偶

28、、坩埚等发生反应考虑气氛在测试所达到的最高温度下是否会与热电偶、坩埚等发生反应注意防止爆炸和中毒注意防止爆炸和中毒实验条件的选择 特殊气氛（如特殊气氛（如H2、CO、HCl 等）：等）： 坩埚类型：坩埚类型：Netzsch提供最为全面的坩埚类型，适应各种不提供最为全面的坩埚类型，适应各种不同的测试需要同的测试需要常用坩埚：常用坩埚：Al, Al2O3, PtRh其它坩埚：其它坩埚：PtRh+Al2O3, Steel, Cu, Graphite, ZrO2, Ag, Au, Quartz 等等压力坩埚：压力坩埚：中压坩埚，高压坩埚中压坩埚，高压坩埚实验条件的选择 Al 坩埚坩埚传热性好，灵敏度、

29、峰分离能力、基线性能等均佳传热性好，灵敏度、峰分离能力、基线性能等均佳温度范围较窄（温度范围较窄（ 600 N2 He ）气体流量气体流量升温速率升温速率样品支架、坩埚的体积样品支架、坩埚的体积基线扣除误差的避免基线扣除误差的避免Correction 测试、测试、Sample + Correction 测试测试注意：气体流量严格一致注意：气体流量严格一致 起始温度严格一致起始温度严格一致 测样启动前天平的稳定性测样启动前天平的稳定性 炉体温度与样品温度之间的平衡炉体温度与样品温度之间的平衡应用液态固态晶态非晶态（无定形态）快速冷却/ 骤冷慢速/普通冷却物质的固液态转变物质的固液态转变TcTmT

30、gTg冷结晶高分子材料的转变高分子材料的转变无定形态：玻璃态高弹态粘流态晶体Tg(弹性温度)Tf(流动温度)Tm(晶体熔点)Tc(结晶温度)Td(分解温度)冷结晶ExoEndodH/dt (mW)Temperature Glass TransitionCrystallizationMeltingDecomposition玻璃化转变玻璃化转变结晶结晶基线基线放热行为放热行为（固化，氧化，反应，交联）（固化，氧化，反应，交联）熔融熔融分解气化分解气化TdTgTcTmDSC典型典型综合综合图谱图谱ExoEndo无定形态无定形态半结晶态半结晶态结晶态结晶态三种聚集态高分子材料三种聚集态高分子材料DSC

31、典型图谱典型图谱endo部分结晶高分子材料的结晶度部分结晶高分子材料的结晶度非晶态区域晶体区域结晶度：晶体区域在材料内部所占百分比 0% 100%?部分结晶材料从熔体：快速冷却：结晶度将降低，Tg较明显，熔融峰较小，可能出现冷结晶峰。慢速冷却：结晶度较高，熔融峰较大，Tg相对不明显DSC方法计算结晶度：熔融峰面积（- 冷结晶峰面积）100%结晶的理论熔融热焓DSC 应用实例应用实例 PET Heat Flow mW / mgexoTemperature / C玻璃化转变起始点:70.6C中点: 74.8C比热变化: 0.40 J/(g*K)150.8C冷结晶峰面积:40.29J/g255.5C

32、熔融峰面积:40.29J/g样品名称:PET样品质量:20.97mg坩埚:Al升温速率:10K / min气氛:N2玻璃化转变的测定（玻璃化转变的测定（DSCDSC）在无定形聚合物由玻璃态转变为高弹态的过程中伴随着比热变化，在无定形聚合物由玻璃态转变为高弹态的过程中伴随着比热变化，在在 DSC DSC 曲线上体现为基线高度的变化曲线上体现为基线高度的变化( (曲线的拐折曲线的拐折) )。由此进。由此进行分析，即可得到材料的玻璃化转变温度与比热变化程度。行分析，即可得到材料的玻璃化转变温度与比热变化程度。405060708090100温度 /00.20.40.60.81.0DSC /(mW/mg

33、) 树脂样品的玻璃化转变 玻璃化转变: 起始点: 中点: 终止点: 比热变化*: 53 .8 57 .9 62 .0 0 .421 J/(g*K) 1 放热弹性橡胶的玻璃化转变（弹性橡胶的玻璃化转变（DSCDSC）Tg 与塑料橡胶的使用温度有关。对于图中的橡胶而言，玻璃化温度低，与塑料橡胶的使用温度有关。对于图中的橡胶而言，玻璃化温度低，说明材料可以应用于较低的环境。说明材料可以应用于较低的环境。玻璃化转变的测定（玻璃化转变的测定（DSCDSC）通过玻璃化温度的测定，可以对几种无定型塑料（通过玻璃化温度的测定，可以对几种无定型塑料（PMMAPMMA、PVBPVB、PCPC）进行辨别）进行辨别D

34、SC应用实例应用实例 环氧树脂的固化环氧树脂的固化6080100120140160180200220温度 /-0.050.000.050.100.150.201.1DSC /(mW/mg)固化峰：环氧树脂（未固化）第一次升温第二次升温样品称重：10.44mg升温速率：10K/min气氛：N2坩埚：Al，加盖扎孔测试仪器：DSC200PC面积:峰值:起始点:终止点:-25.44 J/g177.8 140.7 208.0 玻璃化转变: 起始点:中点:比热变化*:50.7 57.8 0.135 J/(g*K)玻璃化转变: 起始点:中点:比热变化*:93.6 98.9 0.128 J/(g*K) 放热

35、高分子材料的高分子材料的DSCDSC曲线受众多因素影响，往往需要进行两次测试曲线受众多因素影响，往往需要进行两次测试 两次升温两次升温 高分子材料高分子材料第一次升温第一次升温 得到迭加了热历史（冷却结晶、应力、固化等）与其他因素得到迭加了热历史（冷却结晶、应力、固化等）与其他因素（水分、添加剂等）的原始材料的性质（水分、添加剂等）的原始材料的性质玻璃化转变在转变区域往往伴随有应力松弛峰玻璃化转变在转变区域往往伴随有应力松弛峰热固性树脂：热固性树脂： 若未完全固化，第一次升温若未完全固化，第一次升温Tg较低，伴有不可逆的固化放热峰较低，伴有不可逆的固化放热峰部分结晶材料：计算室温下的原始结晶度

36、部分结晶材料：计算室温下的原始结晶度吸水量大的样品（如纤维等）：吸水量大的样品（如纤维等）： 往往伴有水分挥发吸热峰，可能掩盖样品的特征转变往往伴有水分挥发吸热峰，可能掩盖样品的特征转变高分子材料高分子材料第二次升温第二次升温 玻璃化转变：消除了应力松弛峰，曲线形状典型而规整玻璃化转变：消除了应力松弛峰，曲线形状典型而规整 热固性树脂（未完全固化）：玻璃化温度一般会提高。热固性树脂（未完全固化）：玻璃化温度一般会提高。部分结晶材料：经过特定冷却条件（结晶历史）研究结晶度、部分结晶材料：经过特定冷却条件（结晶历史）研究结晶度、晶体熔程熔融热焓与结晶历史关系。晶体熔程熔融热焓与结晶历史关系。 横向

37、样品比较，消除了热历史的影响，有利于比较样品的性能差异横向样品比较，消除了热历史的影响，有利于比较样品的性能差异 易吸水样品：消除了水分的干扰，得到样品的真实转变曲线易吸水样品：消除了水分的干扰，得到样品的真实转变曲线高分子材料高分子材料2030405060708090温度 /0.100.150.200.250.300.350.400.451.5DSC /(mW/mg) 第二次升温 第一次升温 聚酯 P9520-034 样品称重：10.60mg 升降温速率：10K/min 气氛：N2 坩埚：Al加盖扎孔 玻璃化转变: 起始点: 中点: 终止点: 比热变化*: 55 .0 59 .1 63 .3

38、 0 .411 J/(g*K) 玻璃化转变: 起始点: 中点: 终止点: 比热变化*: 57 .9 58 .2 59 .3 0 .452 J/(g*K) 1.1 1.5 放热玻璃化转变玻璃化转变 按照一般的热分析规律，可考虑加大样品量与使用较快一些的升温速率。按照一般的热分析规律，可考虑加大样品量与使用较快一些的升温速率。 对于半结晶性的高分子材料对于半结晶性的高分子材料: : 先升过熔点使样品充分熔融先升过熔点使样品充分熔融 随后淬冷至玻璃化温度以下随后淬冷至玻璃化温度以下 再次升温时玻璃化转变较为明显再次升温时玻璃化转变较为明显 在降温段之前设置一个恒温段（一般在降温段之前设置一个恒温段（

39、一般5 510min10min左右），将左右），将LNLN打开，初始流量不打开，初始流量不需很大，让仪器在降温之前先适应一下需很大，让仪器在降温之前先适应一下LNLN。然后降温段设置的流量根据情况酌情加。然后降温段设置的流量根据情况酌情加大一些，但无需开到最大，仪器会自动根据冷却需要调节液氮流量。这样就能使冷大一些，但无需开到最大，仪器会自动根据冷却需要调节液氮流量。这样就能使冷却温度线较快的达到线性。却温度线较快的达到线性。 1). 1). 坩埚盖子扎孔密闭：这是常规的坩埚使用方法，它适用于固体测试，样品可以粉末，坩埚盖子扎孔密闭：这是常规的坩埚使用方法，它适用于固体测试，样品可以粉末，颗粒

40、，片状，块状等等。颗粒，片状，块状等等。2). 2). 坩埚盖子扎孔，不密闭：这种方法是一种比较经济的方法，对于节省坩埚损耗很有帮坩埚盖子扎孔，不密闭：这种方法是一种比较经济的方法，对于节省坩埚损耗很有帮助。有些样品做完试验后可以取出来且不污染坩埚，我们可以采取这种方法，不用压机将坩助。有些样品做完试验后可以取出来且不污染坩埚，我们可以采取这种方法，不用压机将坩埚盖子和平盘压死，这样坩埚就可以重复使用了。埚盖子和平盘压死，这样坩埚就可以重复使用了。3). 3). 敞口坩埚：即不加坩埚盖子，它适用于需要与吹扫气氛充分接触的实验（如氧化诱导敞口坩埚：即不加坩埚盖子，它适用于需要与吹扫气氛充分接触的

41、实验（如氧化诱导期测试），但由于样品表面与流动气体接触会带走一定的热量，量热精度会稍低一些。期测试），但由于样品表面与流动气体接触会带走一定的热量，量热精度会稍低一些。4). 4). 坩埚密闭：坩埚盖子不扎孔，用压机将坩埚牢牢密封住，它适用于常规的液体测试。坩埚密闭：坩埚盖子不扎孔，用压机将坩埚牢牢密封住，它适用于常规的液体测试。对于一些需要完全密闭，能承受更高压力的测试，耐驰还提供专门的中压、高压坩埚。对于一些需要完全密闭，能承受更高压力的测试，耐驰还提供专门的中压、高压坩埚。DSC作业1、玻璃化转变前后基线高度发生了变化，而熔融峰的前后基线却没有发生变化，为什么？1、玻璃化转变时热容的变化较大，比如0.2J/g*K左右，容易辨别,2、金属熔融峰前后，热容变化比较小，比如0.01J/g*K左右，而且熔融放热峰比较大，这样热容的变化更难以观察。3、冰熔化时，前后热容变化比较大，为2.1J/g*K，虽然冰熔化热也很大，但是仍可以观察到热容的变化！