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差示扫描量热分析DSC DifferentialScanningCalorimetry 差示扫描量热分析法 定义 在温度程序控制下 测量试样相对于参比物的热流速率随温度或时间变化的一种技术 DSC的外观及内部 热流型DSC 功率补偿型DSC 实验室里的DSC DSC曲线 DSC是在控制温度变化情况下 以温度 或时间 为横坐标 以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线 DSC曲线 DSC在被运用时 试样在受热或冷却过程中 由于发生物理变化或化学变化而产生热效应 在差热曲线上会出现吸热峰或放热峰 试样发生力学状态变化时 例如由玻璃态转变为高弹态 虽无吸热或放热现象 但比热有突变 表现在差热曲线上是基线的突然变动 试样内部这些热效应可用DSC进行检测 一般在DSC热谱图中 吸热 endothermic 效应用凸起的峰值来表征 热焓增加 放热 exothermic 效应用反向的峰值表征 热焓减少 发生的热效应大致可归纳为 1 吸热反应 结晶 蒸发 升华 化学吸附 脱结晶水 2 放热反应 气体吸附 氧化降解 燃烧 爆炸 再结晶 3 可能发生的放热或吸热反应 结晶形态的转变 化学分解 氧化还原反应 固态反应等 简单的DSC热谱图 热焓变化率 热流率 heatflowing 单位为毫瓦 mW 吸收热量 样品热容增加 基线发生位移 结晶 放出热量 放热峰 晶体熔融 吸热 吸热峰 exo endo Exo Endo dH dt mW Temperature GlassTransition Crystallization Melting Decomposition 玻璃化转变 结晶 基线 放热行为 固化 氧化 反应 交联 熔融 分解气化 Td Tg Tc Tm DSC典型综合图谱 Exo Endo 无定形态 半结晶态 结晶态 三种聚集态高分子材料DSC典型图谱 endo DSC用于药物品质分析 DSC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 热流型 HeatFlux 功率补偿型 PowerCompensation 调制热流型 ModulatedHeatFlux 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 特点 基线稳定高灵敏度 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 DSC功率补偿型 DSC实验 对实验对象的要求 固态 液态 粘稠样品都可以测定 气体除外 测定前需充分干燥 试样和参比物 试样 除气体外 固态 液态样品都可测定 装样 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 坩埚 高聚物一般使用铝坩埚 使用温度低于500 参比物 必须具有热惰性 热容量和导热率应和样品匹配 一般为 样品量少时可放一空坩埚 主要影响因素 1 样品样品量 一般用量为5 10mg样品量少 分辨率高 但灵敏度低 峰温偏低 样品量多 分辨率低 但灵敏度高 峰温偏高 主要影响因素 2 升 降温速度一般的升 降温速度范围为5 20 min最常用的为10 min 不同升降温速度测得的数据不具可比性 主要影响因素 3 气氛氛围气体 一般使用惰性气体 如 主要是防止加热时样品的氧化 减少挥发物对仪器的腐蚀 氛围气体不同时DSC曲线不同 DSC的应用范围 可通过DSC进行如下各项 1 玻璃化转变温度2 熔融 在熔融过程中伴随着吸热效应 3 结晶 使