差示扫描量热法.ppt

1、差示扫描量热法(DSC)，测定相稳定硝酸铵晶体转变温度的不确定度评定，差示扫描量热法测定芝麻酚纯度标准物质，差示扫描量热法研究乙烯-醋酸乙烯酯的热性能，差示扫描量热法测定相稳定硝酸铵晶体转变温度的不确定度评定，差示扫描量热法测定相稳定硝酸铵晶体转变温度的不确定度评定，硝酸铵广泛应用于工农业生产和国防。然而，硝酸铵的多晶现象和强吸湿性限制了它在推进剂中的应用。相稳定硝酸铵的出现解决了硝酸铵在应用范围内的晶体转变问题。本文分析了差示扫描量热法测定相稳定硝酸铵晶体转变温度的各种影响因素的不确定度，给出了差示扫描量热法测定相稳定硝酸铵晶体转变温度的合成标准不确定度和扩展不确定度。1实验方法1.1试剂和

2、仪器，相稳定硝酸铵：球形颗粒，明化工学院。差示扫描量热计DSC 2010:美国电信公司；样品池：密封铝坩埚，6.0毫米1.5毫米；天平：用热重差热分析仪上的天平，分数值为0.001毫克，标准偏差2960，美国技术顾问公司。1.2测试原理，样品在相变过程中伴随有一定的热效应，这导致样品和参比物质之间产生温差，在差热曲线上形成吸热峰，差热曲线上吸热峰的初始外推温度为样品的晶体转变温度。1.3测定条件，升温速率：10/min；氮气流速：50毫升/分钟；样品质量：约10毫克；加热范围：室温100；环境温度：22 27；环境湿度：45I%。1.4测试步骤：开启并稳定差热分析仪，根据测量条件调整升温速度，

3、称取约10毫克样品放入固体样品池，然后将装有样品和参考物质的样品池放入分析仪的固定位置，根据测量条件升温至100，记录差热曲线。1.5结果处理：数据曲线由TA热分析数据处理软件处理，DSC曲线上吸热峰的初始外推温度为样品的晶体转变温度。2结果与讨论，2.1晶体转变温度的测定相稳定硝酸铵的晶体转变温度如图1所示。Ti为晶体转变的初始温度，Te为终点温度，TP为峰值温度，Ti与Te之间的连线为基线，DSC曲线上最大斜率点的切线与基线的交点T0为初始外推温度。2.2建立数学模型，Y=y y (1) Y为实测值，即相稳定硝酸铵的晶体转变温度()；y是测量值，即从热分析曲线获得的晶体转变温度()。y是校

4、正值()。2.3不确定度来源分析，测量过程中影响测量结果准确性的因素包括环境条件、人员操作、测试仪器、数据处理等。经分析，实验中测量结果的不确定度来源如下：(1)仪器测量重复性引起的不确定度；仪器温度误差引起的不确定度；铟本身的不确定性：由各种随机因素(如环境条件、人员操作等)引起的不确定性。)在测试过程中；不同采样量引起的不确定性；选择不同基线点引起的不确定性。2.4不确定度值分析，2.4.1仪器测量重复性引起的不确定度，测量重复性引起的不确定度为甲级不确定度。根据差示扫描量热仪JJG 93698的检定规程，在相同的测量条件下，对国家标准物质铟(in)的熔化温度进行了多次扫描，测量结果列于表

5、1。在表1中，测量结果的平均值2.4.3对于仪器温度误差引起的不确定度，取约3毫克国家标准物质铟，按照JJG 936 98差示扫描量热仪检定规程中的“温度检定规程”进行三次测量。铟的熔化温度分别为156.50、156.30和156.33，铟的标准熔化温度为156.52，最大温度误差为。实验中的不确定度分布被认为是均匀分布，标准不确定度的包含因子为仪器温度误差引起的不确定度；2.4.4试验过程中各种随机因素引起的标准不确定度，如环境条件、人员操作等。是A类不确定度，用符号u4表示，可通过统计方法获得。重复1.4中的测试程序10次，结果如表2所示。在表2中，晶体转变温度测量结果的平均值x=65.4

6、0，标准偏差S=0.066 4，所以标准不确定度u4=0.021 0，自由度4=n1=9。2.4.5不同取样量引起的标准不确定度也会影响相稳定硝酸铵的晶体转变温度。因此，在球形相稳定硝酸铵的规格中，用于测量晶体转变温度的取样量约为10毫克，并且本实验中的取样量保持在9.9-10.6毫克的范围内。为了测量不同取样量引起的不确定度，在取样量为(101) mg时测量晶体转变温度值，按照1.4的试验程序进行两次。当取样量为9毫克时，相稳定硝酸铵的晶体转变温度分别为65.46和65.43，平均值为65.45。当取样量为11毫克时，晶体转变温度为65.47和65.40，平均值为65.44。可以看出，样品尺

7、寸在(101) mg范围内，样品尺寸对晶体转变温度影响不大。因此，可以认为在(101) mg范围内，样品尺寸对晶体转变温度的影响可以忽略不计，即不同样品尺寸引起的标准不确定度u5 0。2.4.6标准不确定度由选择不同的基线点引起，得到的差示扫描量热曲线有时在基线上是不均匀的，因此当选择不同的基线点时，得到的初始外推温度会略有不同，因此也会出现不确定度，用u6表示。通过选择相稳定硝酸铵的差示扫描量热曲线的不同基线点获得的结晶温度值示于表3中。通过统计计算得到U6=0.002 49。自由度1=n1=9。2.5合成标准不确定度uc的分析是线性独立的，因为上述六个不确定度的原因不同。根据JJF 105

8、91999，合成标准不确定度uc可根据以下公式计算，每个数据代入uc=0.18。2.6扩展不确定度U的分析，扩展不确定度U=kuc，包含因子k=2，扩展不确定度U=0.36。结论：用差示扫描量热法测定了球形相稳定硝酸铵的晶体转变温度，并对测量晶体转变温度的不确定度进行了评定。球形相稳定硝酸铵晶体转变温度测量的扩展不确定度为0.36。在所有的分量中，由标准物质铟本身和仪器的温度误差引起的不确定度分量贡献很大。二、用差示扫描量热法测定芝麻酚纯度标准物质。芝麻酚是黑芝麻的主要有效成分之一，也称为3，4-亚甲二氧基苯酚，是芝麻油的重要香气成分和品质稳定剂。本文利用差示扫描量热法检测芝麻酚的纯度，实现芝

9、麻酚纯度标准物质的均匀度测试和稳定性考察，完成芝麻酚纯度标准物质的纯度测定和不确定度评定。1个实验部分，1.1主要仪器和试剂，差示扫描量热仪：DSC1型，标准40 L铝坩埚：瑞士梅特勒-托利多公司；电子天平：XS105型，灵敏度0.01毫克，瑞士梅特勒-托利多公司；一级铟标准物质：GBW13202，熔点(429 . 750 . 01)K；芝麻酚纯度标准物质：药物研究所2DSC方法验证了线性方程和2.1的线性范围。分别准确称量6种质量在3.44.7毫克之间的芝麻酚纯度标准物质，按1.2(1)的条件进样，记录热流曲线和峰面积。标准曲线以样品的质量X(mg)为横坐标，吸热峰面积y为纵坐标。实验结果表

10、明，芝麻酚质量与峰面积在3.44.7 mg范围内呈良好的线性关系，回归方程为Y=115.074 7X 51.518 2，r2=0.999 2(n=6)。2.2方法的精密度：分别准确称取6份芝麻酚纯度约为4.25毫克的标准物质样品，每个样品按照1.2(1)的条件测定一次。6个芝麻酚峰面积测定结果的相对标准偏差为0.89%，表明该方法精密度良好。3、对照品均匀性和稳定性的验证和设定，3.1均匀性试验：从500个分装到最小包装单元的瓶子中随机选择15个瓶子，根据1.2(1)的条件用差示扫描量热法进行均匀性试验。在重复条件下，对每个瓶子进行了(3)次独立测试，获得了Xij(45)数据。采用单因素方差分

11、析对一致性检验数据进行分析。计算每个瓶子在重复条件下获得的三个数据的平方和，并获得组内数据的平方和。计算每个瓶子中i(3)数据的平均值，并获得j(15)平均值。将J平均值作为一组数据，计算j(15)数据的平方和，得到组间数据的平方和。计算组内和组间的相应均方误差，并将组间的均方误差除以组内的均方误差，以计算统计值。计算N1(组间)和N2(组内)的自由度，以确定显著性水平。在f分布表中查找相应的N1、N2和f的临界值，并与计算出的统计量f进行比较，如果统计量f小于临界值f，则与测量方法引入的离散性相比，瓶与瓶之间样品不均匀性引入的离散性可以忽略，样品被认为是均匀的；相反，样本是不均匀的。芝麻酚纯

12、度标准物质的均匀度测试结果见表1，方差分析结果见表2。根据上述方法的分析，f值为1.75，f检验的临界值为F0.05(14，30)=2.04，即f0.05 (14，30)。结果表明，芝麻酚纯度标准物质的纯度具有良好的均匀性。3.2稳定性检验：均匀度检验合格的样品采用差示扫描量热法，12个月内按照“先密后稀”的原则检验标准物质的稳定性。每个时间点随机取样6瓶，每瓶取样一次，按1.2(1)的条件检验，以样品纯度为指标检验样品的稳定性。根据国际标准化组织标准物质指南35，x代表时间，Y代表标准物质的特征值(芝麻酚的纯度)，并提出一条直线，直线的方程为Y=0.000 002X 0.994 524，那么

13、斜率为：3.3。(1)定值的确定，随机选取10份通过均匀性试验和稳定性考察的芝麻酚纯度标准物质样品，试验结果见表4。(2)可疑值消除抓取试验利用抓取试验消除10组芝麻酚纯度标准物质纯度值的可疑值，计算出的纯度值为1.967。根据查格拉布斯的临界值表，G0.95(10)=2.176。由于G0.95(10)，在10组数据中没有可疑值。(3)标准值测定通过格拉布斯试验的10组纯度值的平均值为标准值。根据表4中的定值数据，芝麻酚纯度标准物质的纯度标准值为99.46%。(4)不确定度评定标准值的不确定度由三部分组成：(1)测量数据的标准偏差、测量次数和所需置信水平用统计学方法计算；(2)通过分析测量的影

14、响因素，估计其大小；(3)有效期内材料异质性和材料可变性引起的不确定性。随着芝麻酚纯度的提高扩展不确定度U=ku，k为2，计算扩展不确定度U=0.000 400 32=0.000 800 6，P=0.95。芝麻酚纯度标准物质的测定结果及不确定度为99.46%0.09%(k=2，P=0.95)。结论：用差示扫描量热法对芝麻酚纯度标准物质进行了验证，并对验证值的不确定度进行了评定。实验结果表明，研制的芝麻酚纯度标准物质是一种高纯度的化学物质。差示扫描量热法具有样品用量少、样品预处理简单、操作快速、无溶剂、准确度高、检测结果重现性好等优点。差示扫描量热法检测芝麻酚化学纯度的方法科学适用，为高纯度化学

15、物质的纯度检测提供了新的检测技术和分析方法。用差示扫描量热法研究乙烯-醋酸乙烯酯的热性能乙烯-醋酸乙烯酯是由乙烯和醋酸乙烯酯无规共聚而成的热塑性树脂，是世界上最重要的乙烯共聚物之一。与聚乙烯相比，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物分子链中引入了醋酸乙烯酯单体，降低了分子链的规整性，同时由于乙酰氧基的极性，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的极性得到了提高。因此，随着醋酸乙烯酯含量的增加，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的结晶度、硬度、刚性和热变形温度逐渐降低。然而，光泽度、透明度、抗冲击性、柔韧性、抗应力开裂性、在溶剂中的溶解性、热收缩性和热焊接性在一定程度上得到改善。通过改变DSC测试条件，进一步研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物

16、的热性能，并讨论了结晶过程对玻璃化转变的影响。采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物进行差示扫描量热法测试。1个实验部分，1.1实验试剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(工业级，VA含量小于20%)。1.2实验仪器设备差示扫描量热仪：德国NETZSCH公司DSC204F1电子天平：梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司AB135-S，1.3实验步骤，1.3.1参照常规方法对乙烯-醋酸乙烯共聚物进行DSC测试，设定DSC参数，保护气体流量为20毫升/分钟，吹扫气体流量为70毫升/分钟，机械制冷冷却。称取9.76毫克乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，将其放入Al2O3坩埚中，压实，并留下通气孔。根据GB/T 19466.2-2004规定的方法，设定温度程序如下：初始温度为20，以-10 /min的速度降至-20，保持5 min，然后以20 /min的速度加热至150，加