差示扫描量热仪DSC学习教案

1、会计学1差示扫描差示扫描(somio)量热仪量热仪DSC第一页，共46页。第一章 DSC基本原理第1页/共46页第二页，共46页。DSC定义定义 程序控温条件下，测量在升温、降温或恒温程序控温条件下，测量在升温、降温或恒温(hngwn)过程中品所吸收与释放出的热量过程中品所吸收与释放出的热量 Q200DSC炉子炉子(l zi)第2页/共46页第三页，共46页。原理原理(yunl)DSC监测样品(yngpn)和参比温度差（热流）随时间或温度变化而变化的过程。样品(yngpn)和参比处于温度相同的均温区，当样品(yngpn)没有热变化的时候，样品(yngpn)端和参比端的温度均按照预先设定的温度变

2、化，温差T=0。当样品(yngpn)发生变化如熔融，提供给样品(yngpn)的热量都用来维持样品(yngpn)的熔融，参比端温度仍按照炉体升温，参比端温度 会高于样品(yngpn)端温度从而形成了温度差。把这种温度差的变化转变为热流差再以曲线记录下来，就形成了DSC的原始数据。第3页/共46页第四页，共46页。假设:1, 传感器绝对(judu)对称，Tfs = Tfr， Rs = Rr = R 2, 样品和参比端的热容相等Cpr=Cps 3, 样品和参比的加热速率永远相同 4, 样品盘及参比盘的质量（热容）相等 5, 样品盘、参比盘与传感器之间没有热阻或者热阻相等q-热流， T-样品(yngp

3、n)参比温差，R-热阻DSC的基础的基础(jch)公式公式第4页/共46页第五页，共46页。实际测试实际测试(csh)过程过程第5页/共46页第六页，共46页。热阻抗(zkng)的不平衡部分 热容量的不平衡(pnghng)部分 加热速率(sl)的不平衡部分第6页/共46页第七页，共46页。如上因素，我们需要测量仪器整个温度范围内，样品端和参比端热阻和热容随温度变化的数值。并且要把这些不平衡因素消除(xioch)。我们把这种测量称之为T0校正，其实叫热阻热容测量更准确。第7页/共46页第八页，共46页。第二章第二章 DSC在高分子材料在高分子材料(cilio)的应用的应用第8页/共46页第九页，

4、共46页。测量熔融(rngrng)温度、玻璃化转变、氧化诱导时间（温度）测相变热焓及结晶度、测研究结晶动力学测化学反应热焓、研究固化反应及反应动力学表征聚合物相容性应用应用(yngyng)第9页/共46页第十页，共46页。DSC典型(dinxng)综合图谱温度(wnd)热流(rli) - 放热玻璃化转变结晶熔化交联 (固化) 氧化 或分解第10页/共46页第十一页，共46页。一般在一般在DSC热谱图中，吸热热谱图中，吸热(endothermic)效应用凸起的峰值效应用凸起的峰值来表征来表征(bio zhn) (热焓增加热焓增加)，放热，放热(exothermic)效应用效应用反向的峰值表征反向

5、的峰值表征(bio zhn)(热焓减少热焓减少)。DSCDSC曲线曲线(qxin)(qxin)热焓变化率，热流(rli)率(heat flowing)，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，吸热峰第11页/共46页第十二页，共46页。DSC应用：熔融温度(wnd)(熔点)的测定是否所有(suyu)物质都有熔点？什么是熔点？第12页/共46页第十三页，共46页。熔点是晶体将其物态由固态转变（熔化）为液态的过程中固液共存状的温度。结晶(jijng)聚合物如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等材料.第13页/共46页第十四页，共46页。峰的形状(xn

6、gzhun)峰的数目峰的位置峰的面积物质的性质决定定性定量第14页/共46页第十五页，共46页。第15页/共46页第十六页，共46页。金属(jnsh)铟的熔点，其DSC曲线近似一条垂直线，其熔点通常取外推起始温度，吸收峰的面积为热焓应用实例：熔融(rngrng)温度及热焓测试第16页/共46页第十七页，共46页。高分子聚合物熔融温度范围较为宽广，在整个熔融过程中可能伴有复杂的熔融/重结晶/晶型调整(tiozhng)过程，高分子的熔点通常取峰值温度第17页/共46页第十八页，共46页。PA 6PA 66根据熔点，可以对结晶高分子进行(jnxng)定性鉴别第18页/共46页第十九页，共46页。PE

7、PPPP+PE在聚丙烯与聚乙烯共混物中它们各自保持了自身的熔融特性，因此(ync)呈现出PP与PE的熔点第19页/共46页第二十页，共46页。第20页/共46页第二十一页，共46页。FDA对于食品接触类聚烯烃材料的熔点有着(yu zhe)明确的规范要求！第21页/共46页第二十二页，共46页。M&M巧克力，不溶在手，只溶在口第22页/共46页第二十三页，共46页。是否所有(suyu)物质都存在玻璃化转变？什么是玻璃化转变？第23页/共46页第二十四页，共46页。第24页/共46页第二十五页，共46页。第25页/共46页第二十六页，共46页。测量、报道(bodo)玻璃化转变玻璃化转变永远

8、是一个温度范围。与玻璃化转变相关的分子运动是有温度依赖性的。因此，Tg随着加热速率或者测试(csh)频率（MDSC, DMA等）的增加而提高。当需要报道玻璃化温度时候，一定要说明测试(csh)方法（DSC、DMA等等）、实验条件（加热速率、样品尺寸等等）以及Tg是如何确定的(1/2Cp的中点，或者是拐点，或者是求导后的峰值)。第26页/共46页第二十七页，共46页。聚苯乙烯9.67mg 10C/min第27页/共46页第二十八页，共46页。聚苯乙烯9.67mg 10C/min第28页/共46页第二十九页，共46页。第29页/共46页第三十页，共46页。常用(chn yn)测试标准：ASTM D

9、3418-121、ISO 11357-2-2013、GB/T 19466.2-2004第30页/共46页第三十一页，共46页。第31页/共46页第三十二页，共46页。DSC应用应用(yngyng)：固化度的测定：固化度的测定树脂基体固化程度,用DSC的实验结果(ji gu)表示为试样在某个条件下测出的固化反应热与未固化试样完全固化的总反应热之比的百分数DC( fraction reacted)=(Ht- H)100%/Ht =(1- H/Ht) 100%Ht：未固化样品(yngpn)的完全固化总的反应热H：样品的固化反应热测试标准：ASTM E2160-04(2012)和HB 7614-199

10、8第32页/共46页第三十三页，共46页。DC( fraction reacted)=(Ht- H)100%/Ht=(225.43J/g-37.490J/g)*100/ 225.43J/g=83%根据以上(yshng)数据计算固化度：第33页/共46页第三十四页，共46页。第三章第三章 实验实验(shyn)技巧技巧升温速率样品用量灵敏度与分辨率样品粒度与堆积方式(fngsh)气氛坩埚类型的选择坩埚加盖与否的选择第34页/共46页第三十五页，共46页。对于 TG 测试，过快的升温速率(sl)有时会导致丢失某些中间产物的信息。一般以较慢的升温速率(sl)为宜。对于 DSC 测试，在传感器灵敏度足够的情况下，一般也以较慢的升温速率(sl)为佳。第35页/共46页第三十六页，共46页。第36页/共46页第三十七页，共46页。第37页/共46页第三十八页，共46页。第38页/共46页第三十九