差示量热DSC技术简介DSC曲线解析课件

2010/4/12差示扫描量热DSC技术简介DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesSeminarI1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。2DSCICTA热分析方法的九类质量温度热量尺寸力学声学光学电学磁学DifferentialScanningCalorimeter35仪器简要说明Pyris1DSC是功率补偿差示扫描量热仪。DSC按程序升温，经历样品材料的各种转变如熔化、玻璃化转变、固态转变或结晶，研究样品的吸热和放热反应。仪器应用范围可用于测量包括高分子材料在内的固体、液体材料的熔点、沸点、玻璃化转变、比热、结晶温度、结晶度、纯度、反应温度、反应热。6 仪器性能指标

温度范围： -170~725C 样品量： 0.5到30mg 量热灵敏度： 0.2微瓦 温度精度： ±0.01C 加热速率： 0.1~500C/min 量热精度： ±0.1%7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。9FurnaceThermocouplesSampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink热流型DSC功率补偿型DSCSample量热仪内部示意图10热流型DSC功率补偿型DSC工作原理简图11功率补偿型DSC的优点>精确的温度控制和测量>更快的响应时间和冷却速度>高分辨率SampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink13>基线稳定>高灵敏度Sample热流型DSC的优点14IdenticalIndiumSampleRunonHeatFluxandPowerCompensationDSC15热功率补偿感应器由铂精密温度测量电路板、微加热器和互相贴近的梳型感应器构成，样品和参比端左右对称。精密温度测量电路板和微加热器均涂有很薄的绝缘层，以保持样品皿与感应器之间的电绝缘性，并最大程度地降低热阻。复合型DSC17复合型DSC通过外侧的加热器进行程序温控。热流从均温块底部中央通过热功率补偿感应器供给样品和参比物。热流差则由微加热器进行快速功率补偿并作为DSC信号输出，同时把检测的试样端温度作为试样温度进行输出。这种结构的仪器性能在宽广的温度范围内有稳定的基线，且兼备很高的灵敏度和分辨率。18特点保留热流型DSC的均温块结构，以保持基线的稳定和高灵敏度；配置功率补偿式DSC的感应器以获得高分辨率；复合型DSC19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。基线21校正的含义 校正温度与能量的对应关系校正的原理 方法：测定标准物质，使测定值等于理论值 手段：能量、温度区间、温度绝对值什么时候需要校正 1.样品池进行过清理或更换 2.进行过基线最佳化处理后仪器的校正22实验中的影响因素23扫描速度的影响25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：灵敏度与分辨率的折中26共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothermic

Range:40

mW20°C/min

HeatingRate:Rate:50Temperature(℃)200HeatFlow29热历史效应Polyester高分子由于分子链相互作用，有形成凝聚缠结及物理交联网的趋向。这种凝聚的密度和强度依赖于温度，因而和高分子的热历史有关。当高分子加热到Tg以上，局部链段的运动使分子链向低能态转变，必然形成新的凝聚缠结，同时释放能量。因此在冷却曲线中会出现一个放热峰。30结晶度的表征u测量样品的熔解热，测试值除以参比值得到高分子的结晶度信息。u%结晶度=DHm/DHref31u两种不同结晶度的高密度聚乙烯DSC曲线，明显地看到吸热峰的不同。熔融点基本一样，但是峰面积相差很大。结晶度的表征可以通过DSC有效的表征高分子结晶度的变化。u32增塑剂的影响EffectofPlasticizeronMeltingofNylon11HeatFlow

100Temperature(℃)220PlasticizedUnplasticized增塑剂会极大的改变高分子的性能，因此有必要研究增塑剂对高分子玻璃态转化温度Tg和熔融温度Tm的影响。u一般，增塑剂的添加会降低高分子Tg和Tm。u33固化过程的研究uTg、固化起点、固化完成、固化热u最大固化速率

HeatFlowTgCureOnsetofCureDSCResultsonEpoxyResin0Temperature(℃)300HeatFlow34uuDSCTgAsFunctionofCureTemperatureHeatFlow

LessCuredMoreCured固化过程的研究随着固化度（交联度）的增加，Tg上升交联后高分子分子量增加35uuuDecreaseinCureExothermAsResinCureIncreaseTemperatureHeatFlowLessCuredMoreCured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